低溫等離子體在半導體工藝中的應用
文章出處：等離子清洗機廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發(fā)表時間：2024-02-23
等離子體是由大量電子、離子和中性氣體粒子組成的復雜系統(tǒng)。若把等離子體看作一個整體，則它整體上呈準電中性，當施加一個外電磁場時，內部帶電粒子會對其做出集體響應。等離子體技術作為許多高科技產業(yè)和重大科學項目的基礎，在微電子工業(yè)、生物醫(yī)學、生態(tài)環(huán)保、空間開發(fā)等方面發(fā)揮著重要作用。尤其是在芯片加工技術領域，基于低溫等離子體物理機制的材料表面處理技術發(fā)揮著舉足輕重的作用。用于材料表面改性的射頻等離子體通常在低氣壓下工作，由于粒子間的碰撞較少，低氣壓射頻放電容易產生大面積、均勻的低溫非熱平衡等離子體。在整個大規(guī)模集成電路制造過程中，近三分之一的工序是借助于等離子體技術來完成，因此，等離子體技術的進步推動了大規(guī)模集成電路制造的發(fā)展，促進了微電子工業(yè)以及相關制造裝備的進步，引發(fā)了現(xiàn)代社會全面而深刻的變革。
在大規(guī)模集成電路制造的主要流程中，薄膜沉積、刻蝕、離子注入與清洗等過程都需要等離子體技術來輔助完成。就當前的刻蝕工藝來說，射頻容性耦合等離子體主要用于介質材料的刻蝕，而感性耦合等離子體(Inductively Coupled Plasma，ICP)則主要用于刻蝕金屬和半導體Si。在薄膜沉積方面，主要采用物理氣相沉積(Physical Vapor Deposition，PVD)技術作為低氣壓(幾mTorr)薄膜沉積中的主要工藝，其中，金屬薄膜主要采用直流磁控濺射技術來制備，而射頻磁控濺射技術則通用于制備介質、氧化物薄膜，然而其一直存在著濺射速率較低的問題。作為工作在相對較高氣壓(幾百mTorr)的薄膜沉積技術，等離子體增強化學氣相沉積(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，PECVD)廣泛應用于太陽能電池硅或氧化硅薄膜的制備。
等離子體的刻蝕和沉積工藝與半導體器件的性能緊密聯(lián)系。因此，為了滿足半導體性能的工藝需求，對基于低溫等離子體的材料表面處理技術提出了嚴格的要求。通過對工藝腔室結構、氣體組分、氣壓、進氣流量、功率源頻率等外部放電參數(shù)的調節(jié)可以改善等離子體性質，進而提升刻蝕、沉積速率和均勻性。因此，如何能獲得高密度、均勻等離子體并實現(xiàn)對離子的通量與能量的獨立控制已然成為成功的關鍵因素。
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