ડ્રાય એચિંગ પ્રક્રિયા

ડ્રાય ઈચિંગ પ્રક્રિયામાં સામાન્ય રીતે ચાર મૂળભૂત સ્થિતિઓનો સમાવેશ થાય છે: એચીંગ પહેલા, આંશિક એચીંગ, જસ્ટ ઈચીંગ અને ઓવર ઈચીંગ. મુખ્ય લાક્ષણિકતાઓ એચિંગ રેટ, પસંદગી, નિર્ણાયક પરિમાણ, એકરૂપતા અને અંતિમ બિંદુ શોધ છે.

 આકૃતિ 1 કોતરણી પહેલાં

આકૃતિ 2 આંશિક કોતરણી

આકૃતિ 3 જસ્ટ એચીંગ

આકૃતિ 4 ઓવર એચીંગ

(1) ઇચિંગ રેટ: એકમ સમય દીઠ દૂર કરાયેલ કોતરણીવાળી સામગ્રીની ઊંડાઈ અથવા જાડાઈ.

આકૃતિ 5 એચિંગ રેટ ડાયાગ્રામ

(2) સિલેક્ટિવિટી: વિવિધ એચિંગ મટિરિયલના એચિંગ રેટનો રેશિયો.

આકૃતિ 6 પસંદગીની રેખાકૃતિ

(3) જટિલ પરિમાણ: એચિંગ પૂર્ણ થયા પછી ચોક્કસ વિસ્તારમાં પેટર્નનું કદ.

આકૃતિ 7 જટિલ પરિમાણ ડાયાગ્રામ

(4) એકરૂપતા: જટિલ એચિંગ ડાયમેન્શન (CD) ની એકરૂપતાને માપવા માટે, સામાન્ય રીતે CD ના સંપૂર્ણ નકશા દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે, સૂત્ર છે: U=(મેક્સ-મીન)/2*AVG.

આકૃતિ 8 એકરૂપતા યોજનાકીય ડાયાગ્રામ

(5) એન્ડ પોઈન્ટ ડિટેક્શન: એચિંગ પ્રક્રિયા દરમિયાન, પ્રકાશની તીવ્રતામાં ફેરફાર સતત જોવા મળે છે. જ્યારે ચોક્કસ પ્રકાશની તીવ્રતા નોંધપાત્ર રીતે વધે છે અથવા ઘટી જાય છે, ત્યારે ફિલ્મ ઇચિંગના ચોક્કસ સ્તરની પૂર્ણતાને ચિહ્નિત કરવા માટે કોતરણીને સમાપ્ત કરવામાં આવે છે.

આકૃતિ 9 અંતિમ બિંદુ યોજનાકીય રેખાકૃતિ

ડ્રાય ઈચિંગમાં, ગેસ ઉચ્ચ આવર્તન (મુખ્યત્વે 13.56 MHz અથવા 2.45 GHz) દ્વારા ઉત્તેજિત થાય છે. 1 થી 100 Pa ના દબાણ પર, તેનો સરેરાશ મુક્ત માર્ગ કેટલાક મિલીમીટરથી કેટલાક સેન્ટિમીટરનો છે. શુષ્ક કોતરણીના ત્રણ મુખ્ય પ્રકારો છે:

•ભૌતિક શુષ્ક કોતરણી: પ્રવેગક કણો ભૌતિક રીતે વેફર સપાટીને પહેરે છે

•કેમિકલ ડ્રાય ઈચિંગ: ગેસ વેફર સપાટી સાથે રાસાયણિક રીતે પ્રતિક્રિયા આપે છે

•રાસાયણિક ભૌતિક શુષ્ક કોતરણી: રાસાયણિક લાક્ષણિકતાઓ સાથે ભૌતિક એચીંગ પ્રક્રિયા

1. આયન બીમ એચીંગ

આયન બીમ એચીંગ (આયન બીમ એચીંગ) એ ભૌતિક શુષ્ક પ્રક્રિયા છે જે સામગ્રીની સપાટીને ઇરેડિયેટ કરવા માટે લગભગ 1 થી 3 keV ની ઉર્જા સાથે ઉચ્ચ-ઊર્જાવાળા આર્ગોન આયન બીમનો ઉપયોગ કરે છે. આયન બીમની ઊર્જા તેને અસર કરે છે અને સપાટીની સામગ્રીને દૂર કરે છે. ઊભી અથવા ત્રાંસી ઘટના આયન બીમના કિસ્સામાં એચીંગ પ્રક્રિયા એનિસોટ્રોપિક છે. જો કે, તેની પસંદગીના અભાવને કારણે, વિવિધ સ્તરો પર સામગ્રી વચ્ચે કોઈ સ્પષ્ટ તફાવત નથી. વેક્યૂમ પંપ દ્વારા ઉત્પાદિત વાયુઓ અને કોતરેલી સામગ્રી ખલાસ થઈ જાય છે, પરંતુ પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદનો વાયુઓ ન હોવાથી, કણો વેફર અથવા ચેમ્બરની દિવાલો પર જમા થાય છે.

કણોની રચનાને રોકવા માટે, ચેમ્બરમાં બીજો ગેસ દાખલ કરી શકાય છે. આ ગેસ આર્ગોન આયનો સાથે પ્રતિક્રિયા કરશે અને ભૌતિક અને રાસાયણિક એચિંગ પ્રક્રિયાનું કારણ બનશે. ગેસનો એક ભાગ સપાટીની સામગ્રી સાથે પ્રતિક્રિયા કરશે, પરંતુ તે પોલિશ્ડ કણો સાથે પણ પ્રતિક્રિયા કરશે અને વાયુયુક્ત ઉપઉત્પાદનો બનાવશે. આ પદ્ધતિ દ્વારા લગભગ તમામ પ્રકારની સામગ્રીને કોતરણી કરી શકાય છે. ઊભી કિરણોત્સર્ગને કારણે, ઊભી દિવાલો પરનો વસ્ત્રો ખૂબ જ નાનો છે (ઉચ્ચ એનિસોટ્રોપી). જો કે, તેની ઓછી પસંદગી અને ધીમી એચીંગ રેટને લીધે, આ પ્રક્રિયાનો વર્તમાન સેમિકન્ડક્ટર ઉત્પાદનમાં ભાગ્યે જ ઉપયોગ થાય છે.

2. પ્લાઝ્મા એચીંગ

પ્લાઝમા એચીંગ એ સંપૂર્ણ રાસાયણિક એચીંગ પ્રક્રિયા છે, જેને કેમિકલ ડ્રાય ઈચીંગ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે. તેનો ફાયદો એ છે કે તે વેફરની સપાટીને આયનને નુકસાન કરતું નથી. એચિંગ ગેસમાં સક્રિય પ્રજાતિઓ ખસેડવા માટે મુક્ત હોવાથી અને એચિંગ પ્રક્રિયા આઇસોટ્રોપિક હોવાથી, આ પદ્ધતિ સમગ્ર ફિલ્મ સ્તરને દૂર કરવા માટે યોગ્ય છે (ઉદાહરણ તરીકે, થર્મલ ઓક્સિડેશન પછી પાછળની બાજુ સાફ કરવી).

ડાઉનસ્ટ્રીમ રિએક્ટર એ એક પ્રકારનું રિએક્ટર છે જેનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે પ્લાઝ્મા ઈચિંગ માટે થાય છે. આ રિએક્ટરમાં, 2.45GHz ના ઉચ્ચ-આવર્તન ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડમાં ઇમ્પેક્ટ આયનાઇઝેશન દ્વારા પ્લાઝમા ઉત્પન્ન થાય છે અને વેફરથી અલગ થાય છે.

ગેસ ડિસ્ચાર્જ વિસ્તારમાં, વિવિધ કણો અસર અને ઉત્તેજનાને કારણે ઉત્પન્ન થાય છે, જેમાં મુક્ત રેડિકલનો સમાવેશ થાય છે. મુક્ત રેડિકલ એ તટસ્થ અણુઓ અથવા અસંતૃપ્ત ઇલેક્ટ્રોન સાથેના પરમાણુઓ છે, તેથી તેઓ અત્યંત પ્રતિક્રિયાશીલ હોય છે. પ્લાઝ્મા એચિંગ પ્રક્રિયામાં, ટેટ્રાફ્લોરોમેથેન (CF4) જેવા કેટલાક તટસ્થ વાયુઓનો વારંવાર ઉપયોગ થાય છે, જે આયનીકરણ અથવા વિઘટન દ્વારા સક્રિય પ્રજાતિઓ પેદા કરવા માટે ગેસ ડિસ્ચાર્જ વિસ્તારમાં દાખલ કરવામાં આવે છે.

ઉદાહરણ તરીકે, CF4 ગેસમાં, તે ગેસ ડિસ્ચાર્જ એરિયામાં દાખલ થાય છે અને ફ્લોરિન રેડિકલ (F) અને કાર્બન ડિફ્લોરાઇડ પરમાણુઓ (CF2) માં વિઘટિત થાય છે. એ જ રીતે, ઓક્સિજન (O2) ઉમેરીને ફ્લોરિન (F) CF4 માંથી વિઘટિત થઈ શકે છે.

2 CF4 + O2 —> 2 COF2 + 2 F2

ફ્લોરિન પરમાણુ ગેસ ડિસ્ચાર્જ પ્રદેશની ઊર્જા હેઠળ બે સ્વતંત્ર ફ્લોરિન અણુઓમાં વિભાજિત થઈ શકે છે, જેમાંથી દરેક ફ્લોરિન મુક્ત રેડિકલ છે. દરેક ફ્લોરિન અણુમાં સાત વેલેન્સ ઇલેક્ટ્રોન હોવાથી અને તે નિષ્ક્રિય ગેસનું ઇલેક્ટ્રોનિક રૂપરેખાંકન હાંસલ કરે છે, તે બધા ખૂબ જ પ્રતિક્રિયાશીલ હોય છે. તટસ્થ ફ્લોરિન મુક્ત રેડિકલ ઉપરાંત, ગેસ ડિસ્ચાર્જ પ્રદેશમાં CF+4, CF+3, CF+2, વગેરે જેવા ચાર્જ કણો હશે. ત્યારબાદ, આ તમામ કણો અને મુક્ત રેડિકલ સિરામિક ટ્યુબ દ્વારા એચિંગ ચેમ્બરમાં દાખલ કરવામાં આવે છે.

ચાર્જ થયેલા કણોને નિષ્કર્ષણ ગ્રેટિંગ્સ દ્વારા અવરોધિત કરી શકાય છે અથવા એચિંગ ચેમ્બરમાં તેમની વર્તણૂકને નિયંત્રિત કરવા માટે તટસ્થ પરમાણુઓ બનાવવાની પ્રક્રિયામાં ફરીથી જોડી શકાય છે. ફ્લોરિન મુક્ત રેડિકલ પણ આંશિક પુનઃસંયોજનમાંથી પસાર થશે, પરંતુ તે હજી પણ એચિંગ ચેમ્બરમાં પ્રવેશવા માટે પૂરતા સક્રિય છે, વેફર સપાટી પર રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા આપે છે અને સામગ્રીને છીનવી શકે છે. અન્ય તટસ્થ કણો એચીંગ પ્રક્રિયામાં ભાગ લેતા નથી અને પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદનો સાથે ખવાય છે.

પાતળી ફિલ્મોના ઉદાહરણો કે જે પ્લાઝ્મા એચીંગમાં ખોદી શકાય છે:

• સિલિકોન: Si + 4F—> SiF4

• સિલિકોન ડાયોક્સાઇડ: SiO2 + 4F—> SiF4 + O2

• સિલિકોન નાઈટ્રાઈડ: Si3N4 + 12F—> 3SiF4 + 2N2

3. પ્રતિક્રિયાશીલ આયન એચિંગ (RIE)

રિએક્ટિવ આયન એચિંગ એ એક રાસાયણિક-ભૌતિક એચિંગ પ્રક્રિયા છે જે ખૂબ જ સચોટપણે પસંદગી, એચિંગ પ્રોફાઇલ, ઇચિંગ રેટ, એકરૂપતા અને પુનરાવર્તિતતાને નિયંત્રિત કરી શકે છે. તે આઇસોટ્રોપિક અને એનિસોટ્રોપિક એચીંગ પ્રોફાઇલ્સ હાંસલ કરી શકે છે અને તેથી સેમિકન્ડક્ટર મેન્યુફેક્ચરિંગમાં વિવિધ પાતળી ફિલ્મો બનાવવા માટેની સૌથી મહત્વપૂર્ણ પ્રક્રિયાઓમાંની એક છે.

RIE દરમિયાન, વેફરને ઉચ્ચ-આવર્તન ઇલેક્ટ્રોડ (HF ઇલેક્ટ્રોડ) પર મૂકવામાં આવે છે. અસર આયનીકરણ દ્વારા, એક પ્લાઝ્મા ઉત્પન્ન થાય છે જેમાં મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન અને સકારાત્મક ચાર્જ આયનો અસ્તિત્વ ધરાવે છે. જો HF ઇલેક્ટ્રોડ પર હકારાત્મક વોલ્ટેજ લાગુ કરવામાં આવે છે, તો મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન ઇલેક્ટ્રોડની સપાટી પર એકઠા થાય છે અને તેમના ઇલેક્ટ્રોન સંબંધને કારણે ફરીથી ઇલેક્ટ્રોડને છોડી શકતા નથી. તેથી, ઇલેક્ટ્રોડને -1000V (બાયસ વોલ્ટેજ) પર ચાર્જ કરવામાં આવે છે જેથી ધીમા આયનો ઝડપથી બદલાતા ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડને નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલા ઇલેક્ટ્રોડને અનુસરી ન શકે.

આયન એચીંગ (RIE) દરમિયાન, જો આયનોનો સરેરાશ મુક્ત માર્ગ ઊંચો હોય, તો તેઓ વેફર સપાટીને લગભગ લંબ દિશામાં અથડાવે છે. આ રીતે, ત્વરિત આયનો સામગ્રીને પછાડે છે અને ભૌતિક કોતરણી દ્વારા રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા બનાવે છે. બાજુની બાજુની દીવાલોને અસર થતી ન હોવાથી, કોતરણીની રૂપરેખા એનિસોટ્રોપિક રહે છે અને તેની સપાટી નાની હોય છે. જો કે, પસંદગી ખૂબ ઊંચી નથી કારણ કે ભૌતિક એચીંગ પ્રક્રિયા પણ થાય છે. વધુમાં, આયનોના પ્રવેગથી વેફર સપાટીને નુકસાન થાય છે, જેને રિપેર કરવા માટે થર્મલ એનેલિંગની જરૂર પડે છે.

એચીંગ પ્રક્રિયાનો રાસાયણિક ભાગ સપાટી પર પ્રતિક્રિયા આપતા મુક્ત રેડિકલ દ્વારા પૂર્ણ થાય છે અને આયનો ભૌતિક રીતે સામગ્રીને અથડાવે છે જેથી તે વેફર અથવા ચેમ્બરની દિવાલો પર ફરીથી જમા ન થાય, આયન બીમ એચીંગ જેવી રીડીપોઝિશન ઘટનાને ટાળીને. એચિંગ ચેમ્બરમાં ગેસનું દબાણ વધારતી વખતે, આયનોનો સરેરાશ મુક્ત માર્ગ ઓછો થાય છે, જે આયનો અને ગેસના પરમાણુઓ વચ્ચેની અથડામણની સંખ્યામાં વધારો કરે છે, અને આયનો વધુ જુદી જુદી દિશામાં વિખેરાઈ જાય છે. આના પરિણામે ઓછી દિશાત્મક કોતરણીમાં પરિણમે છે, જે એચિંગ પ્રક્રિયાને વધુ રાસાયણિક બનાવે છે.

સિલિકોન એચીંગ દરમિયાન સાઇડવોલ્સને નિષ્ક્રિય કરીને એનિસોટ્રોપિક ઇચ પ્રોફાઇલ્સ પ્રાપ્ત થાય છે. ઓક્સિજનને એચિંગ ચેમ્બરમાં દાખલ કરવામાં આવે છે, જ્યાં તે સિલિકોન ડાયોક્સાઇડ બનાવવા માટે કોતરેલા સિલિકોન સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે, જે ઊભી બાજુની દિવાલો પર જમા થાય છે. આયન બોમ્બાર્ડમેન્ટને કારણે, આડા વિસ્તારો પરનું ઓક્સાઇડ સ્તર દૂર કરવામાં આવે છે, જે બાજુની કોતરણીની પ્રક્રિયાને ચાલુ રાખવા દે છે. આ પદ્ધતિ એચ પ્રોફાઇલના આકાર અને સાઇડવૉલ્સની ઢાળને નિયંત્રિત કરી શકે છે.

ઇચ રેટ દબાણ, એચએફ જનરેટર પાવર, પ્રોસેસ ગેસ, વાસ્તવિક ગેસ પ્રવાહ દર અને વેફર તાપમાન જેવા પરિબળોથી પ્રભાવિત થાય છે અને તેની વિવિધતા શ્રેણી 15% થી નીચે રાખવામાં આવે છે. વધતી HF શક્તિ, ઘટતા દબાણ અને ઘટતા તાપમાન સાથે એનિસોટ્રોપી વધે છે. એચિંગ પ્રક્રિયાની એકરૂપતા ગેસ, ઇલેક્ટ્રોડ અંતર અને ઇલેક્ટ્રોડ સામગ્રી દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. જો ઇલેક્ટ્રોડનું અંતર ખૂબ નાનું હોય, તો પ્લાઝ્મા સમાનરૂપે વિખેરાઈ શકતું નથી, પરિણામે બિન-એકરૂપતા થાય છે. ઇલેક્ટ્રોડનું અંતર વધારવું એ એચિંગ રેટ ઘટાડે છે કારણ કે પ્લાઝ્મા મોટા જથ્થામાં વિતરિત થાય છે. કાર્બન એ પસંદગીની ઇલેક્ટ્રોડ સામગ્રી છે કારણ કે તે એક સમાન તાણયુક્ત પ્લાઝ્મા ઉત્પન્ન કરે છે જેથી વેફરની ધાર વેફરના કેન્દ્રની જેમ અસર પામે છે.

પ્રક્રિયા ગેસ પસંદગીક્ષમતા અને એચીંગ રેટમાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે. સિલિકોન અને સિલિકોન સંયોજનો માટે, ફ્લોરિન અને ક્લોરિન મુખ્યત્વે એચિંગ હાંસલ કરવા માટે વપરાય છે. યોગ્ય ગેસની પસંદગી, ગેસના પ્રવાહ અને દબાણને સમાયોજિત કરવા અને પ્રક્રિયામાં તાપમાન અને શક્તિ જેવા અન્ય પરિમાણોને નિયંત્રિત કરવાથી ઇચ્છિત ઇચ રેટ, પસંદગી અને એકરૂપતા પ્રાપ્ત કરી શકાય છે. આ પરિમાણોનું ઑપ્ટિમાઇઝેશન સામાન્ય રીતે વિવિધ એપ્લિકેશનો અને સામગ્રી માટે ગોઠવવામાં આવે છે.

એચિંગ પ્રક્રિયા એક ગેસ, ગેસ મિશ્રણ અથવા નિશ્ચિત પ્રક્રિયા પરિમાણો સુધી મર્યાદિત નથી. ઉદાહરણ તરીકે, પોલિસિલિકોન પરના મૂળ ઓક્સાઇડને પહેલા ઉચ્ચ ઇચ રેટ અને નીચી પસંદગી સાથે દૂર કરી શકાય છે, જ્યારે પોલિસિલિકોનને અંતર્ગત સ્તરોની તુલનામાં ઉચ્ચ પસંદગી સાથે પાછળથી કોતરણી કરી શકાય છે.

—————————————————————————————————————————————————————— ———————————

સેમીસેરા આપી શકે છેગ્રેફાઇટ ભાગો, નરમ/કઠોર લાગ્યું, સિલિકોન કાર્બાઇડ ભાગો,CVD સિલિકોન કાર્બાઇડ ભાગો, અનેSiC/TaC કોટેડ ભાગો સાથે 30 દિવસમાં.

જો તમને ઉપરોક્ત સેમિકન્ડક્ટર ઉત્પાદનોમાં રસ છે,કૃપા કરીને પ્રથમ વખત અમારો સંપર્ક કરવામાં અચકાશો નહીં.

ટેલિફોન: +86-13373889683

WhatsAPP:+86-15957878134

Email: sales01@semi-cera.com