చిప్ తయారీ: ఎచింగ్ ఎక్విప్‌మెంట్ మరియు ప్రాసెస్

సెమీకండక్టర్ తయారీ ప్రక్రియలో,చెక్కడంసాంకేతికత అనేది క్లిష్టమైన సర్క్యూట్ నమూనాలను రూపొందించడానికి ఉపరితలంపై ఉన్న అవాంఛిత పదార్థాలను ఖచ్చితంగా తొలగించడానికి ఉపయోగించే ఒక క్లిష్టమైన ప్రక్రియ. ఈ కథనం రెండు ప్రధాన స్రవంతి ఎచింగ్ టెక్నాలజీలను వివరంగా పరిచయం చేస్తుంది - కెపాసిటివ్‌గా కపుల్డ్ ప్లాస్మా ఎచింగ్ (CCP) మరియు ఇండక్టివ్లీ కపుల్డ్ ప్లాస్మా ఎచింగ్ (ICP), మరియు వివిధ పదార్థాలను చెక్కడంలో వాటి అనువర్తనాలను అన్వేషించండి.

కెపాసిటివ్లీ కపుల్డ్ ప్లాస్మా ఎచింగ్ (CCP)

మాచర్ మరియు DC నిరోధించే కెపాసిటర్ ద్వారా రెండు సమాంతర ప్లేట్ ఎలక్ట్రోడ్‌లకు RF వోల్టేజ్‌ని వర్తింపజేయడం ద్వారా కెపాసిటివ్‌గా కపుల్డ్ ప్లాస్మా ఎచింగ్ (CCP) సాధించబడుతుంది. రెండు ఎలక్ట్రోడ్లు మరియు ప్లాస్మా కలిసి సమానమైన కెపాసిటర్‌ను ఏర్పరుస్తాయి. ఈ ప్రక్రియలో, RF వోల్టేజ్ ఎలక్ట్రోడ్ దగ్గర కెపాసిటివ్ కోశంను ఏర్పరుస్తుంది మరియు వోల్టేజ్ యొక్క వేగవంతమైన డోలనంతో కోశం యొక్క సరిహద్దు మారుతుంది. ఎలక్ట్రాన్లు ఈ వేగంగా మారుతున్న కోశం చేరుకున్నప్పుడు, అవి ప్రతిబింబిస్తాయి మరియు శక్తిని పొందుతాయి, ఇది ప్లాస్మాను ఏర్పరచడానికి గ్యాస్ అణువుల యొక్క విచ్ఛేదనం లేదా అయనీకరణను ప్రేరేపిస్తుంది. CCP ఎచింగ్ సాధారణంగా విద్యుద్వాహకాలు వంటి అధిక రసాయన బంధం శక్తి కలిగిన పదార్థాలకు వర్తించబడుతుంది, అయితే దాని తక్కువ ఎచింగ్ రేటు కారణంగా, ఇది చక్కటి నియంత్రణ అవసరమయ్యే అనువర్తనాలకు అనుకూలంగా ఉంటుంది.

ఇండక్టివ్లీ కపుల్డ్ ప్లాస్మా ఎచింగ్ (ICP)

ప్రేరకంగా కపుల్డ్ ప్లాస్మాచెక్కడం(ICP) ఒక ప్రేరేపిత అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని ఉత్పత్తి చేయడానికి కాయిల్ గుండా ప్రత్యామ్నాయ ప్రవాహం ప్రవహిస్తుంది అనే సూత్రంపై ఆధారపడి ఉంటుంది. ఈ అయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క చర్యలో, ప్రతిచర్య గదిలోని ఎలక్ట్రాన్లు వేగవంతమవుతాయి మరియు ప్రేరేపిత విద్యుత్ క్షేత్రంలో వేగవంతం అవుతాయి, చివరికి ప్రతిచర్య వాయువు అణువులతో ఢీకొంటాయి, అణువులు విడదీయడానికి లేదా అయనీకరణం చెందడానికి మరియు ప్లాస్మాను ఏర్పరుస్తాయి. ఈ పద్ధతి అధిక అయనీకరణ రేటును ఉత్పత్తి చేయగలదు మరియు ప్లాస్మా సాంద్రత మరియు బాంబర్డ్‌మెంట్ శక్తిని స్వతంత్రంగా సర్దుబాటు చేయడానికి అనుమతిస్తుంది, ఇది చేస్తుందిICP చెక్కడంసిలికాన్ మరియు మెటల్ వంటి తక్కువ కెమికల్ బాండ్ ఎనర్జీతో మెటీరియల్స్ చెక్కడానికి చాలా సరిఅయినది. అదనంగా, ICP సాంకేతికత మెరుగైన ఏకరూపత మరియు ఎచింగ్ రేటును కూడా అందిస్తుంది.

1. మెటల్ ఎచింగ్

మెటల్ ఎచింగ్ ప్రధానంగా ఇంటర్‌కనెక్ట్‌ల ప్రాసెసింగ్ మరియు బహుళ-పొర మెటల్ వైరింగ్ కోసం ఉపయోగించబడుతుంది. దీని అవసరాలు: అధిక ఎచింగ్ రేటు, అధిక సెలెక్టివిటీ (మాస్క్ లేయర్‌కు 4:1 కంటే ఎక్కువ మరియు ఇంటర్‌లేయర్ విద్యుద్వాహకానికి 20:1 కంటే ఎక్కువ), అధిక ఎచింగ్ ఏకరూపత, మంచి క్లిష్టమైన డైమెన్షన్ నియంత్రణ, ప్లాస్మా నష్టం లేదు, తక్కువ అవశేష కలుషితాలు మరియు లోహానికి తుప్పు పట్టదు. మెటల్ ఎచింగ్ సాధారణంగా ఇండక్టివ్లీ కపుల్డ్ ప్లాస్మా ఎచింగ్ పరికరాలను ఉపయోగిస్తుంది.

•అల్యూమినియం ఎచింగ్: అల్యూమినియం అనేది చిప్ తయారీలో మధ్య మరియు వెనుక దశలలో అతి ముఖ్యమైన వైర్ మెటీరియల్, తక్కువ రెసిస్టెన్స్, సులభంగా నిక్షేపణ మరియు చెక్కడం వంటి ప్రయోజనాలు ఉన్నాయి. అల్యూమినియం ఎచింగ్ సాధారణంగా క్లోరైడ్ వాయువు (Cl2 వంటివి) ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన ప్లాస్మాను ఉపయోగిస్తుంది. అల్యూమినియం క్లోరిన్‌తో చర్య జరిపి అస్థిర అల్యూమినియం క్లోరైడ్ (AlCl3)ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. అదనంగా, సాధారణ ఎచింగ్‌ను నిర్ధారించడానికి అల్యూమినియం ఉపరితలంపై ఆక్సైడ్ పొరను తొలగించడానికి SiCl4, BCl3, BBr3, CCl4, CHF3, మొదలైన ఇతర హాలైడ్‌లను జోడించవచ్చు.

• టంగ్‌స్టన్ ఎచింగ్: బహుళ-పొర మెటల్ వైర్ ఇంటర్‌కనెక్షన్ నిర్మాణాలలో, చిప్ యొక్క మిడిల్ సెక్షన్ ఇంటర్‌కనెక్షన్ కోసం ఉపయోగించే ప్రధాన మెటల్ టంగ్‌స్టన్. ఫ్లోరిన్ ఆధారిత లేదా క్లోరిన్ ఆధారిత వాయువులు మెటల్ టంగ్‌స్టన్‌ను చెక్కడానికి ఉపయోగించబడతాయి, అయితే ఫ్లోరిన్ ఆధారిత వాయువులు సిలికాన్ ఆక్సైడ్‌కు తక్కువ ఎంపికను కలిగి ఉంటాయి, అయితే క్లోరిన్-ఆధారిత వాయువులు (CCL4 వంటివి) మెరుగైన ఎంపికను కలిగి ఉంటాయి. అధిక ఎచింగ్ గ్లూ సెలెక్టివిటీని పొందేందుకు నత్రజని సాధారణంగా ప్రతిచర్య వాయువుకు జోడించబడుతుంది మరియు కార్బన్ నిక్షేపణను తగ్గించడానికి ఆక్సిజన్ జోడించబడుతుంది. క్లోరిన్-ఆధారిత వాయువుతో టంగ్‌స్టన్‌ను చెక్కడం అనిసోట్రోపిక్ ఎచింగ్ మరియు అధిక ఎంపికను సాధించగలదు. టంగ్‌స్టన్ యొక్క పొడి చెక్కడంలో ఉపయోగించే వాయువులు ప్రధానంగా SF6, Ar మరియు O2, వీటిలో SF6ని ప్లాస్మాలో కుళ్ళిపోయి ఫ్లోరిన్ పరమాణువులను అందించడానికి మరియు టంగ్‌స్టన్‌ను ఫ్లోరైడ్‌ను ఉత్పత్తి చేయడానికి రసాయన చర్య కోసం అందించవచ్చు.

• టైటానియం నైట్రైడ్ ఎచింగ్: టైటానియం నైట్రైడ్, గట్టి ముసుగు పదార్థంగా, డ్యూయల్ డమాస్సీన్ ప్రక్రియలో సాంప్రదాయ సిలికాన్ నైట్రైడ్ లేదా ఆక్సైడ్ మాస్క్‌ను భర్తీ చేస్తుంది. టైటానియం నైట్రైడ్ ఎచింగ్ ప్రధానంగా హార్డ్ మాస్క్ ప్రారంభ ప్రక్రియలో ఉపయోగించబడుతుంది మరియు ప్రధాన ప్రతిచర్య ఉత్పత్తి TiCl4. సాంప్రదాయ ముసుగు మరియు తక్కువ-k విద్యుద్వాహక పొర మధ్య ఎంపిక ఎక్కువగా ఉండదు, ఇది తక్కువ-k విద్యుద్వాహక పొర యొక్క పైభాగంలో ఆర్క్-ఆకారపు ప్రొఫైల్ యొక్క రూపానికి దారి తీస్తుంది మరియు చెక్కిన తర్వాత గాడి వెడల్పు విస్తరించబడుతుంది. డిపాజిట్ చేయబడిన మెటల్ లైన్ల మధ్య అంతరం చాలా తక్కువగా ఉంటుంది, ఇది వంతెన లీకేజ్ లేదా డైరెక్ట్ బ్రేక్‌డౌన్‌కు గురవుతుంది.

2. ఇన్సులేటర్ ఎచింగ్

ఇన్సులేటర్ ఎచింగ్ యొక్క వస్తువు సాధారణంగా సిలికాన్ డయాక్సైడ్ లేదా సిలికాన్ నైట్రైడ్ వంటి విద్యుద్వాహక పదార్థాలు, ఇవి వివిధ సర్క్యూట్ లేయర్‌లను కనెక్ట్ చేయడానికి కాంటాక్ట్ రంధ్రాలు మరియు ఛానెల్ రంధ్రాలను రూపొందించడానికి విస్తృతంగా ఉపయోగించబడతాయి. విద్యుద్వాహక ఎచింగ్ సాధారణంగా కెపాసిటివ్‌గా కపుల్డ్ ప్లాస్మా ఎచింగ్ సూత్రం ఆధారంగా ఒక ఎచర్‌ను ఉపయోగిస్తుంది.

• సిలికాన్ డయాక్సైడ్ ఫిల్మ్ యొక్క ప్లాస్మా ఎచింగ్: సిలికాన్ డయాక్సైడ్ ఫిల్మ్ సాధారణంగా CF4, CHF3, C2F6, SF6 మరియు C3F8 వంటి ఫ్లోరిన్ కలిగిన ఎచింగ్ వాయువులను ఉపయోగించి చెక్కబడుతుంది. ఎచింగ్ గ్యాస్‌లో ఉన్న కార్బన్ ఆక్సైడ్ పొరలోని ఆక్సిజన్‌తో చర్య జరిపి CO మరియు CO2 ఉపఉత్పత్తులను ఉత్పత్తి చేస్తుంది, తద్వారా ఆక్సైడ్ పొరలోని ఆక్సిజన్‌ను తొలగిస్తుంది. CF4 అనేది సాధారణంగా ఉపయోగించే ఎచింగ్ గ్యాస్. CF4 అధిక-శక్తి ఎలక్ట్రాన్లతో ఢీకొన్నప్పుడు, వివిధ అయాన్లు, రాడికల్స్, అణువులు మరియు ఫ్రీ రాడికల్స్ ఉత్పత్తి అవుతాయి. అస్థిర సిలికాన్ టెట్రాఫ్లోరైడ్ (SiF4) ను ఉత్పత్తి చేయడానికి ఫ్లోరిన్ ఫ్రీ రాడికల్‌లు SiO2 మరియు Siలతో రసాయనికంగా స్పందించగలవు.

• సిలికాన్ నైట్రైడ్ ఫిల్మ్ యొక్క ప్లాస్మా ఎచింగ్: CF4 లేదా CF4 మిశ్రమ వాయువుతో (O2, SF6 మరియు NF3తో) ప్లాస్మా ఎచింగ్ ఉపయోగించి సిలికాన్ నైట్రైడ్ ఫిల్మ్‌ను చెక్కవచ్చు. Si3N4 ఫిల్మ్ కోసం, CF4-O2 ప్లాస్మా లేదా F పరమాణువులను కలిగి ఉన్న ఇతర గ్యాస్ ప్లాస్మాను చెక్కడం కోసం ఉపయోగించినప్పుడు, సిలికాన్ నైట్రైడ్ యొక్క ఎచింగ్ రేటు 1200Å/minకి చేరుకుంటుంది మరియు ఎచింగ్ ఎంపిక 20:1 వరకు ఉంటుంది. ప్రధాన ఉత్పత్తి అస్థిర సిలికాన్ టెట్రాఫ్లోరైడ్ (SiF4) ఇది సులభంగా సంగ్రహించబడుతుంది.

4. సింగిల్ క్రిస్టల్ సిలికాన్ ఎచింగ్

సింగిల్ క్రిస్టల్ సిలికాన్ ఎచింగ్ ప్రధానంగా నిస్సార ట్రెంచ్ ఐసోలేషన్ (STI)ని రూపొందించడానికి ఉపయోగిస్తారు. ఈ ప్రక్రియ సాధారణంగా పురోగతి ప్రక్రియ మరియు ప్రధాన ఎచింగ్ ప్రక్రియను కలిగి ఉంటుంది. బలమైన అయాన్ బాంబు దాడి మరియు ఫ్లోరిన్ మూలకాల రసాయన చర్య ద్వారా సింగిల్ క్రిస్టల్ సిలికాన్ ఉపరితలంపై ఉన్న ఆక్సైడ్ పొరను తొలగించడానికి పురోగతి ప్రక్రియ SiF4 మరియు NF వాయువును ఉపయోగిస్తుంది; ప్రధాన ఎచింగ్ హైడ్రోజన్ బ్రోమైడ్ (HBr)ని ప్రధాన ఎట్చాంట్‌గా ఉపయోగిస్తుంది. ప్లాస్మా వాతావరణంలో HBr ద్వారా కుళ్ళిన బ్రోమిన్ రాడికల్‌లు సిలికాన్‌తో చర్య జరిపి అస్థిర సిలికాన్ టెట్రాబ్రోమైడ్ (SiBr4)ను ఏర్పరుస్తాయి, తద్వారా సిలికాన్‌ను తొలగిస్తుంది. సింగిల్ క్రిస్టల్ సిలికాన్ ఎచింగ్ సాధారణంగా ఇండక్టివ్లీ కపుల్డ్ ప్లాస్మా ఎచింగ్ మెషీన్‌ను ఉపయోగిస్తుంది.

5. పాలీసిలికాన్ ఎచింగ్

ట్రాన్సిస్టర్‌ల గేట్ పరిమాణాన్ని నిర్ణయించే కీలక ప్రక్రియలలో పాలిసిలికాన్ ఎచింగ్ ఒకటి, మరియు గేట్ పరిమాణం నేరుగా ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్‌ల పనితీరును ప్రభావితం చేస్తుంది. పాలీసిలికాన్ ఎచింగ్‌కు మంచి ఎంపిక నిష్పత్తి అవసరం. క్లోరిన్ (Cl2) వంటి హాలోజన్ వాయువులు సాధారణంగా అనిసోట్రోపిక్ ఎచింగ్ సాధించడానికి ఉపయోగిస్తారు మరియు మంచి ఎంపిక నిష్పత్తి (10:1 వరకు) కలిగి ఉంటాయి. హైడ్రోజన్ బ్రోమైడ్ (HBr) వంటి బ్రోమిన్ ఆధారిత వాయువులు అధిక ఎంపిక నిష్పత్తిని (100:1 వరకు) పొందవచ్చు. క్లోరిన్ మరియు ఆక్సిజన్‌తో HBr మిశ్రమం చెక్కడం రేటును పెంచుతుంది. హాలోజన్ వాయువు మరియు సిలికాన్ యొక్క ప్రతిచర్య ఉత్పత్తులు రక్షిత పాత్రను పోషించడానికి సైడ్‌వాల్‌లపై జమ చేయబడతాయి. పాలీసిలికాన్ ఎచింగ్ సాధారణంగా ఇండక్టివ్లీ కపుల్డ్ ప్లాస్మా ఎచింగ్ మెషీన్‌ను ఉపయోగిస్తుంది.

ఇది కెపాసిటివ్‌గా కపుల్డ్ ప్లాస్మా ఎచింగ్ అయినా లేదా ఇండక్టివ్‌గా కపుల్డ్ ప్లాస్మా ఎచింగ్ అయినా, ప్రతి దాని స్వంత ప్రత్యేక ప్రయోజనాలు మరియు సాంకేతిక లక్షణాలు ఉంటాయి. తగిన ఎచింగ్ టెక్నాలజీని ఎంచుకోవడం వలన ఉత్పత్తి సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరచడమే కాకుండా, తుది ఉత్పత్తి యొక్క దిగుబడిని కూడా నిర్ధారిస్తుంది.