干法蚀刻机台简介.docx

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1、Probe withglass coverThermometerTeflon CoverHoles3.干法蚀刻机台简介20世纪60年代后期，湿法蚀刻曾是低本钱、大尺寸集成电路制造 的关键技术之一，然而它的各向同性等缺点严重阻碍了半导体制造器 件尺寸不断缩小的开展。70年代早期，平行板反响离子蚀刻（RIE ）概 念被提出来，到了 80年代，德州仪器的技术逐渐成熟，大局部厂商都 使用RIE chamber ,即上部电极接地，下部电极接交流电压，通电产 生plasma ,基本满足蚀刻要求。Teflon Stirrer& Guide Plateafer Boat r nntrnlla*Generall

2、y Wet Etching is Isotropic功弊图 1 WETanodeplasmacathodeaferRF sourceIon sheath图 2 RIEBlocking capacitor至.功蟒按照摩尔定律”集成电路上可容纳的元器件的数目，约每隔18-24 个月便会增加一倍，性能也将提升一倍的开展，半导体制造技术节点 从5微米急剧缩小到45纳米的过程中，需要更低气压环境的各向异性 等离子蚀刻，同时晶圆尺寸从4寸逐渐增加到8寸和12寸，蚀刻速率 和整个晶圆上均匀性遇到技术上的挑战。RIE产生等离子体需要超高电 压和低压环境，同时产生的等离子密度不高，以至于纵向蚀刻速率不 高，高能

3、粒子的轰击还可能引起器件的损伤。到了 90年代，三个不同厂家在RIE的基础上进行改进，研发出三 种不同的蚀刻机台，一时出现三国鼎立的局面，即AMAT的ICP(inductively coupled plasma ) , LAM 的 TCP ( transformercoupled plasma ) , TEL 的 CCP ( capacitively coupl plasma ) oAMAT的ICP在RIE基础上增加一个类似锅盖的线圈，通电后产 生磁场，控制plasma的浓度和密度。cathodeanode*Blocking capacitorRF source功蜂图 3 ICPLAM的TCP

4、为了和AMAT的ICP区分开来，把桶型的线圈变成 圆盘型，也是通过线圈产生磁场。功蟒TEL的CCP另辟蹊径，直接把线圈换成永磁体，利用磁场用来控制 plasmaocathodeplasmaIon sheathBlocking capacitorRF source功蟒图 5 CCPICP和TCP的原理基本相同，交变电流通过线圈时会感应产生磁场，该磁场透过介质会产生二次感应电流，并以等离子体形式释放能 量。根据电磁理论，离子加速方向平行于晶圆外表之切线方向，所以 当RF频率增加时，plasma对器件的损伤也会较小。传统RIE产生plasma的原理是电场于两极板之间产生，粒子加速方向垂直与晶圆表 面，当RF增加时，plasma会对器件产生损伤。磁力磁力图6粒子在磁场中运动轨迹CCP是根据变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场原理，在 R正外面套一个永磁体，利用变化磁场产生电场来产生和控制plasma。到了 21世纪，国产蚀刻机台也有一定的开展，其中的典型代表是 中微半导体的AMEC机台和北方华创NAURA机台，其原理基本相同, 但是机台性能和稳定性还需要改进。图 7 AMEC功弗图 8 NAURA