I. principe de base de la gravure au plasma: synergie entre la gravure physique et la gravure chimique

1. Génération et caractéristiques du plasma

Mécanisme de génération: les gaz de gravure tels que cf₄, cl₂, o₂, etc. sont ionisés à l'intérieur d'une cavité à vide par des sources d'énergie telles que la radiofréquence (RF), les micro - ondes ou le couplage inductif (ICP), formant un plasma composé d'ions, d'électrons, de radicaux libres et de particules neutres.

Propriétés clés: les ions énergétiques du plasma (par exemple f⁺, cl⁺) bombardent directionnellement la surface du matériau sous l'action d'un champ électrique (gravure physique), tandis que les radicaux actifs (par exemple CF ₃, Cl) réagissent chimiquement avec le matériau pour produire des produits volatils (gravure chimique).

2. Synergie entre la gravure physique et chimique

Gravure physique: le bombardment ionique permet aux atomes du matériau d'obtenir suffisamment d'énergie pour se détacher de la surface, caractérisé par une forte directivité de gravure (gravure verticale), adaptée à la formation de structures de rapport profondeur / largeur élevé, mais moins sélectives (petites différences de vitesse de gravure pour différents matériaux).

Gravure chimique: les radicaux libres réagissent chimiquement avec le matériau, comme sio₂ réagit avec f⁺ pour produire du gaz sif₂, caractérisé par une sélectivité de gravure élevée, mais une faible directivité (gravure isotrope).

Avantages synergiques: en ajustant les paramètres du plasma (par exemple, l'énergie ionique, la concentration de radicaux libres), il est possible de trouver un équilibre entre la « gravure à haut rapport profondeur / largeur» et la « gravure hautement sélective», répondant à différents besoins de processus (par exemple, la gravure de grille de puce logique, la gravure de trou profond de puce mémoire).

II. Différences entre les scénarios d'application typiques et les techniques de gravure

1. Fabrication de puces logiques

Gravure de grille: en utilisant une gravure à rapport profondeur / largeur élevé (telle que la technologie ICP), en utilisant une énergie ionique élevée avec un contrôle précis de la température, la formation de parois latérales verticales (déviation < 1 °) évite les effets de canal court.

Gravure des trous de contact: une sélectivité élevée (rapport de taux de gravure silicium / oxyde de silicium > 10: 1) est requise pour protéger les dispositifs sous - jacents contre les dommages.

2. Puce mémoire 3dnand

Gravure de trous profonds: nécessite une profondeur de gravure allant jusqu'à plusieurs microns (par exemple, profondeur de trou 3dnand > 5 μm au - dessus de 1000 couches), par un processus cyclique de « gravure - passivation» (par exemple, le processus Bosch), en utilisant cf₄ / o₂ et c₄f₈ pour alterner les entrées, formant une couche de passivation de la paroi latérale et empêchant l'effondrement de la paroi du trou.

3. Fabrication de dispositifs de puissance

Gravure au carbure de silicium (sic): en raison de la dureté élevée du matériau, nécessite un bombardment ionique à haute énergie (par exemple, en utilisant des ions Ar +), combiné avec une gravure chimique renforcée par du gaz cl₂, la vitesse de gravure peut atteindre plus de 100 nm / min.

résumé

L'essence du principe de fonctionnement de la machine de gravure au plasma est de réaliser une synergie précise de la gravure physique et chimique par régulation plasma, son noyau technique consiste à équilibrer la vitesse de gravure, la sélectivité et la directivité dans différents scénarios d'application grâce à un contrôle précis du système d'alimentation, de gaz, de vide, etc. Alors que le processus de semi - conducteur évolue vers des nœuds inférieurs à 3 nm, la technologie de gravure évolue vers une plus grande précision, moins de dommages et une intelligence accrue, devenant l'un des liens clés qui sous - tendent la poursuite de la loi de Moore.