Wytrawianie reaktywne jonami - Reactive-ion etching
Wytrawianie reaktywne ( RIE ) to technologia trawienia stosowana w mikrofabrykacji . RIE to rodzaj suchego trawienia, który ma inne właściwości niż trawienie mokre . RIE wykorzystuje chemicznie reaktywną plazmę do usuwania materiału osadzonego na waflach . Plazma jest generowana pod niskim ciśnieniem ( próżnia ) przez pole elektromagnetyczne . Jony o wysokiej energii z plazmy atakują powierzchnię płytki i reagują z nią.
Ekwipunek
Typowa (równoległej płyty) Układ RIE składa się z komory próżniowej cylindrycznej z płytek talerz znajdującej się w dolnej części komory. Talerz waflowy jest elektrycznie odizolowany od reszty komory. Gaz wchodzi przez małe wloty w górnej części komory i wychodzi do systemu pompy próżniowej przez dno. Rodzaje i ilość użytego gazu różnią się w zależności od procesu trawienia; na przykład do trawienia krzemu powszechnie stosuje się sześciofluorek siarki . Ciśnienie gazu jest zwykle utrzymywane w zakresie od kilku milisekund tora i kilkaset militorów regulując natężenie przepływu gazu i / lub regulacji wylot otworu.
Istnieją inne typy systemów RIE, w tym RIE z plazmą sprzężoną indukcyjnie (ICP). W tego typu systemach plazma jest generowana za pomocą pola magnetycznego zasilanego falami o częstotliwości radiowej . Można osiągnąć bardzo wysokie gęstości plazmy, chociaż profile wytrawiania są zwykle bardziej izotropowe.
Możliwe jest połączenie równoległej płyty i indukcyjnie sprzężonej plazmy RIE. W tym systemie ICP jest wykorzystywany jako źródło jonów o wysokiej gęstości, które zwiększa szybkość trawienia, podczas gdy na podłoże (płytka krzemowa) jest stosowane oddzielne odchylenie RF, aby wytworzyć kierunkowe pola elektryczne w pobliżu podłoża, aby uzyskać bardziej anizotropowe profile trawienia.
Metoda operacji
.svg)
Plazma jest inicjowana w systemie przez przyłożenie silnego pola elektromagnetycznego RF ( częstotliwości radiowej ) do talerza waflowego. Pole jest zwykle ustawione na częstotliwość 13,56 megaherców , przyłożoną do kilkuset watów . Oscylujące pole elektryczne jonizuje cząsteczki gazu, pozbawiając je elektronów, tworząc plazmę .
W każdym cyklu pola elektrony są przyspieszane elektrycznie w górę iw dół w komorze, czasami uderzając zarówno w górną ścianę komory, jak i w talerz waflowy. Jednocześnie znacznie bardziej masywne jony poruszają się stosunkowo mało w odpowiedzi na pole elektryczne RF. Gdy elektrony zostaną wchłonięte przez ściany komory, są po prostu odprowadzane do ziemi i nie zmieniają stanu elektronicznego układu. Jednak elektrony osadzone na talerzu waflowym powodują, że talerz gromadzi ładunek ze względu na jego izolację DC. Nagromadzony ładunek wytwarza na talerzu duże ujemne napięcie, zwykle około kilkuset woltów. Sama plazma wytwarza nieco dodatni ładunek ze względu na wyższą koncentrację jonów dodatnich w porównaniu z elektronami swobodnymi.
Ze względu na dużą różnicę napięć jony dodatnie mają tendencję do dryfowania w kierunku talerza waflowego, gdzie zderzają się z próbkami, które mają zostać wytrawione. Jony reagują chemicznie z materiałami na powierzchni próbek, ale mogą również wybijać ( napylać ) część materiału, przenosząc część swojej energii kinetycznej . Ze względu na głównie pionowe dostarczanie reaktywnych jonów, trawienie reaktywnymi jonami może dawać bardzo anizotropowe profile trawienia, które kontrastują z typowo izotropowymi profilami mokrego trawienia chemicznego .
Warunki trawienia w systemie RIE silnie zależą od wielu parametrów procesu, takich jak ciśnienie, przepływ gazu i moc RF. Zmodyfikowana wersja RIE to głębokie trawienie jonami reaktywnymi , używane do wydobywania głębokich cech.
Zobacz też
- Głębokie RIE (proces Bosch)
- Wytrawiacz plazmowy