10 Schlüsselparametersteuerung für die tiefe Ätzung von Silizium

1, Das Verhältnis der Gasdurchflussrate

SF6 zu CF bestimmt das Gleichgewicht zwischen Ätzen und Passivierung, Goldener Schnitt: SF6:CF=3:1 (garantierte Radikalkonzentration > 1016 cm{6}}3) Fall: Eine Fabrik hat das Verhältnis von 2,8:1 auf 3,2:1 feinabgestimmt, die Ätzrate wurde von 8 µm/min auf 12 µm/min erhöht und der Seitenwandneigungswinkel wurde von 88 Grad auf optimiert 89,5 Grad

2, HF-Leistung Hochfrequenzquellenleistung (13,56 MHz) steuert die Plasmadichte, Niederfrequenz-Vorspannungsleistung (2 MHz) reguliert die Ionenenergie, Leistungskopplungsformel:

Praktische Parameter: Beim Bosch-Prozess erreicht bei HF=600W/LF=200W das Seitenverhältnis 30:1 und die Seitenwandrauheit < 100 nm.

3, Temperaturgradient:

The wafer temperature needs to be stable at -110°C to -80C (liquid nitrogen cooling), temperature fluctuations ± 2°C will result in an etch rate deviation of >15 %. Temperaturkontrollschema:

Elektrostatische Spannvorrichtung (ESC) mit Helium-Rückkühlung

2. Hohlraumwand-Thermoelektrisches Kühlsystem (TEC).

4, Stressanpassungsbuch

Der Arbeitsdruck wird auf 10-30 mTorr geregelt, der niedrige Druck (10 mTorr) verbessert die Anisotropie und der hohe Druck (30 mTorr) verbessert die Ätzgleichmäßigkeit. Beispiel: Eine 3D-NAND-Produktionslinie erreicht ein Seitenverhältnis von 40:1 bei 15 mTorr, aber nach Erhöhung des Drucks auf 25 mTorr wird die Gleichmäßigkeit innerhalb des Wafers von ±8 % auf ±3 % optimiert.

Zyklisches Timing

Ätz-/Passivierungszyklen müssen auf die Millisekunde genau sein:

Schrittzeit (s) Gaszusammensetzung Leistung (W)

Ätzen 8–10 SF6 150sccm HF 800

Passivierung5-7 C4F8 80sccm LF150

Optimierungseffekt: Der Zyklus wird von 15s auf 12s verkürzt, die Produktionskapazität wird um 20 % erhöht und die Lüfterwellenlänge der Seitenwand wird um 50 % reduziert.

6, Maskenauswahl

Die Maskendicke und das Auswahlverhältnis müssen eingehalten werden:

Materialvergleich:

Fotolack: Auswahlverhältnis 50:1 (nur für flaches Ätzen)

Si02: Auswahlverhältnis 150:1 (HF-Vorbehandlung erforderlich)

AL: Auswahlverhältnis 200:1 (Rückkühlung ist erforderlich, um ein Abblättern zu verhindern)

7, Elektrodenabstand

The spacing between the upper and lower electrodes is adjusted within the range of 5-10cm, the spacing is reduced by 1cm, and the ionic density is increased by 30%, but the uniformity is deteriorated by 5%. Equilibrium point: When the pitch is 7 cm, the combined score of aspect ratio and uniformity is the best (SEMI standard score >85).

Die Anzahl der Partikel pro Quadratmeter Hohlraumreinheit muss kleiner oder gleich 100 (20,3 µm) sein. Eine Überschreitung des Standards führt zu einem Anstieg der Fehlerrate der Mikrobrücke (pro 50 Partikel beträgt die Fehlerrate +1.2 %), und der Wartungszyklus der Ausrüstung wird um 30 % verkürzt.

Die End-Erkennung

Die optische Emissionsspektroskopie (OES) überwacht die Signalstärke von SiF4 (Wellenlänge 440 nm) und löst die Beendigung aus, wenn die Intensität auf 30 % des Peaks abfällt (Fehler ± 0,5 µm).

10, Wafer-Stress

Die Restspannung muss unter 200 MPa gehalten werden durch:

Abwechselnde Hoch-/Niederfrequenz-HF (Reduzierung der Ioneneinbettungstiefe)

Glühen nach dem Ätzen (300 Grad/N, Umgebungstemperatur, 30 Minuten)