Grabado en seco
Este artículo necesita citas adicionales para su verificación . ( junio de 2016 ) |
El grabado en seco se refiere a la eliminación de material, típicamente un patrón enmascarado de material semiconductor , mediante la exposición del material a un bombardeo de iones (generalmente un plasma de gases reactivos como fluorocarbonos , oxígeno , cloro , tricloruro de boro ; a veces con la adición de nitrógeno , argón , helio y otros gases) que desalojan porciones del material de la superficie expuesta. Un tipo común de grabado en seco es el grabado con iones reactivos . A diferencia de muchos (pero no todos, consulte grabado isotrópico ) de los reactivos químicos húmedos utilizados en el grabado húmedo , el proceso de grabado en seco generalmente graba de manera direccional o anisotrópica.
Aplicaciones
El grabado en seco se utiliza junto con técnicas fotolitográficas para atacar ciertas áreas de una superficie semiconductora con el fin de formar huecos en el material.
Las aplicaciones incluyen orificios de contacto (que son contactos con el sustrato semiconductor subyacente ), orificios pasantes (que son orificios que se forman para proporcionar una ruta de interconexión entre capas conductoras en el dispositivo semiconductor en capas ), compuertas de transistores para tecnología FinFET o para eliminar de otro modo partes de capas de semiconductores donde se desean lados predominantemente verticales. Junto con la fabricación de semiconductores , el micromaquinado y la producción de pantallas, la eliminación de residuos orgánicos mediante plasmas de oxígeno a veces se describe correctamente como un proceso de grabado en seco. En su lugar, se puede utilizar el término incineración de plasma .
El grabado en seco es particularmente útil para materiales y semiconductores que son químicamente resistentes y no pueden grabarse en húmedo, como el carburo de silicio o el nitruro de galio .
El plasma de baja densidad (LDP) puede producir reacciones de alta energía a un bajo costo energético gracias a su baja presión, lo que significa que el grabado en seco requiere una cantidad relativamente pequeña de productos químicos y electricidad para funcionar. Además, los equipos de grabado en seco tienden a ser un orden de magnitud más económicos que los equipos de fotolitografía, por lo que muchos fabricantes confían en estrategias de grabado en seco, como la duplicación o la cuartelación del paso, para obtener resoluciones avanzadas (14 nm+) mientras necesitan herramientas de fotolitografía menos avanzadas.
| Grabado húmedo | Grabado en seco |
|---|---|
| altamente selectivo | Fácil de iniciar y detener |
| No daña el sustrato | Menos sensible a pequeños cambios de temperatura. |
| más económico | Más repetible |
| Más lento | más rápido |
| Puede tener anisotropías | |
| Menos partículas en el medio ambiente |
Estructuras de alta relación de aspecto
El grabado en seco se utiliza actualmente en procesos de fabricación de semiconductores debido a su capacidad única sobre el grabado húmedo para realizar un grabado anisotrópico (eliminación de material) para crear estructuras de alta relación de aspecto (por ejemplo, agujeros profundos o zanjas de condensadores).
Diseño de hardware
El diseño del hardware de grabado en seco básicamente implica una cámara de vacío , un sistema de suministro de gas especial, un generador de forma de onda de radiofrecuencia (RF) para suministrar energía al plasma, un mandril calentado para asentar la oblea y un sistema de escape.
El diseño varía según los fabricantes, como Tokyo Electronic, Applied Materials y Lam. Si bien todos los diseños siguen los mismos principios físicos, la variedad de diseños apunta a características de procesamiento más especializadas. Por ejemplo, los pasos de grabado en seco que entran en contacto con partes críticas del dispositivo o que forman partes de este pueden requerir niveles más altos de direccionalidad, selectividad y uniformidad. La desventaja es que los equipos de grabado en seco más complejos tienen un costo de adquisición más alto y son más difíciles de entender, más costosos de mantener y pueden funcionar más lentamente.
Los equipos de grabado en seco pueden controlar la uniformidad del proceso con varias perillas. La temperatura del mandril se puede variar para controlar el calor de la oblea a lo largo del radio de la misma, lo que influye en la velocidad de las reacciones y, por lo tanto, en la velocidad de grabado en diferentes regiones de la oblea. La uniformidad del plasma se puede controlar con confinamiento de plasma, que se puede controlar con un imán de alta velocidad que gira alrededor de la cámara, variaciones en el flujo de gas que ingresa a la cámara y se bombea fuera de la cámara, o trenzado de RF alrededor de la cámara. Estas estrategias varían según el fabricante del equipo y la aplicación prevista.
Historia
El proceso de grabado en seco fue inventado por Stephen M. Irving, quien también inventó el proceso de grabado de plasma . [1] [2] El proceso de grabado en seco anisotrópico fue desarrollado por Hwa-Nien Yu en el IBM TJ Watson Research Center a principios de la década de 1970. Fue utilizado por Yu con Robert H. Dennard para fabricar los primeros MOSFET (transistores de efecto de campo de metal-óxido-semiconductor) a escala micrométrica en la década de 1970. [3]
Véase también
Referencias
- ^ Irving S. (1967). "Un método de eliminación de fotorresistencia en seco". Revista de la Sociedad Electroquímica .
- ^ Irving S. (1968). "Un método de eliminación de fotorresistencia en seco". Actas del seminario sobre fotorresistencia de Kodak.
- ^ Critchlow, DL (2007). "Recuerdos sobre el escalamiento de MOSFET". Boletín de la IEEE Solid-State Circuits Society . 12 (1): 19–22. doi : 10.1109/N-SSC.2007.4785536 .
