Reaktivní iontové leptání - Reactive-ion etching

Komerční nastavení leptání reaktivních iontů v čisté místnosti

Reactive-ion leptání ( RIE ) je technologie leptání používaná v mikrofabrikaci . RIE je typ suchého leptání, které má jiné vlastnosti než mokré leptání . RIE používá k odstranění materiálu usazeného na oplatkách chemicky reaktivní plazmu . Plazma je generována pod nízkým tlakem ( vakuum ) elektromagnetickým polem . Vysoce energetické ionty z plazmy útočí na povrch oplatky a reagují s ní.

Zařízení

Typický (paralelní deska) systém RIE se skládá z válcové vakuové komory s oplatkovým talířem umístěným ve spodní části komory. Oplatkový talíř je elektricky izolován od zbytku komory. Plyn vstupuje malými vstupy v horní části komory a vystupuje do systému vakuové pumpy dnem. Typy a množství použitého plynu se liší v závislosti na procesu leptání; například pro leptání křemíku se běžně používá hexafluorid síry . Tlak plynu se typicky udržuje v rozmezí mezi několika mili kPa a několika set miliTorr nastavením průtoku plynu a / nebo nastavením výfukový otvor.

Existují i ​​jiné typy systémů RIE, včetně RIE s indukčně vázanou plazmou (ICP). V tomto typu systému je plazma generována pomocí magnetického pole napájeného RF . Lze dosáhnout velmi vysokých plazmatických hustot, i když profily leptů bývají izotropnější.

Je možná kombinace paralelní desky a indukčně vázaného plazmatu RIE. V tomto systému se ICP používá jako zdroj iontů s vysokou hustotou, který zvyšuje rychlost leptání, zatímco na substrát (křemíková deska) se aplikuje oddělené předpětí RF pro vytvoření směrových elektrických polí v blízkosti substrátu, aby se dosáhlo více anizotropních profilů leptání.

Způsob provozu

Reaktivní leptání iontů (dole) ve srovnání s fotochemickým leptáním (uprostřed)
Schéma společného nastavení RIE. RIE se skládá ze dvou elektrod (1 a 4), které vytvářejí elektrické pole (3) určené k urychlení iontů (2) směrem k povrchu vzorků (5).

Plazma je v systému iniciována působením silného RF ( radiofrekvenčního ) elektromagnetického pole na talíř oplatky. Pole je obvykle nastaveno na frekvenci 13,56 megahertzů , aplikované na několik stovek wattů . Oscilační elektrické pole ionizuje molekuly plynu tím, že je zbaví elektronů a vytvoří plazmu .

V každém cyklu pole jsou elektrony elektricky urychlovány nahoru a dolů v komoře, někdy zasáhnou jak horní stěnu komory, tak talíř oplatky. Současně se mnohem masivnější ionty pohybují relativně málo v reakci na RF elektrické pole. Když jsou elektrony absorbovány do stěn komory, jsou jednoduše vyvedeny na zem a nemění elektronický stav systému. Elektrony usazené na talíři oplatky však způsobují, že se na talíři díky izolaci DC hromadí náboj. Toto nahromadění náboje vyvíjí na podnose velké záporné napětí, obvykle kolem několika set voltů. Plazma sama vyvíjí mírně kladný náboj díky vyšší koncentraci kladných iontů ve srovnání s volnými elektrony.

Vzhledem k velkému rozdílu napětí mají kladné ionty tendenci unášet se na talíř oplatky, kde se srazí se vzorky, které mají být vyleptány. Ionty reagují chemicky s materiály na povrchu vzorků, ale mohou také srazit ( naprášit ) nějaký materiál přenesením části své kinetické energie . Vzhledem k převážně vertikálnímu dodávání reaktivních iontů může leptání reaktivních iontů vytvářet velmi anizotropní profily leptání, které kontrastují s typicky izotropními profily mokrého chemického leptání .

Podmínky leptání v systému RIE silně závisí na mnoha procesních parametrech, jako je tlak, průtok plynu a RF výkon. Upravená verze RIE je leptání hlubokými reaktivními ionty , používané k hloubení hlubokých rysů.

Viz také

Reference

externí odkazy