عمليات البلازما في عمليات الأمراض القلبية الوعائية

1. تنظيف الغرفة

أثناء عملية ترسيب البخار الكيميائي (CVD)، لا تتشكل الرواسب على سطح الرقاقة فحسب، بل تتشكل أيضًا على المكونات داخل غرفة المعالجة وجدرانها. يجب إزالة الأفلام المتراكمة على الأجزاء بانتظام للحفاظ على ظروف عملية مستقرة ومنع تلوث الرقائق بالجسيمات. تستخدم معظم غرف الأمراض القلبية الوعائية غازات التفاعل الكيميائي القائمة على الفلور للتنظيف.

في غرف الأمراض القلبية الوعائية لأكسيد السيليكون، يتضمن تنظيف البلازما عادةً غازات الفلوروكربون مثل CF4 وC2F6 وC3F8، والتي تتحلل في البلازما، وتطلق جذور الفلور. وتتمثل التفاعلات الكيميائية على النحو التالي:

·ه- + CF4 -> CF3 + F + ه-

· ه- + C2F6 -> C2F5 + F + ه-

ذرات الفلور، كونها من بين الجذور الأكثر تفاعلاً، تتفاعل بسرعة مع أكسيد السيليكون لتكوين SiF4 الغازي، والذي يمكن إخلاءه بسهولة من الغرفة:

·F + SiO2 -> SiF4 + O2 + منتجات ثانوية متطايرة أخرى

تستخدم غرف التنغستن للأمراض القلبية الوعائية عادةً SF6 وNF3 كمصادر للفلور. تتفاعل جذور الفلور مع التنغستن لإنتاج سداسي فلوريد التنغستن المتطاير (WF6)، والذي يمكن إخلاءه من الغرفة عبر مضخات التفريغ. يمكن إنهاء تنظيف غرفة البلازما تلقائيًا عن طريق مراقبة خصائص انبعاث الفلور في البلازما، وتجنب التنقية المفرطة للغرفة. وسيتم مناقشة هذه الجوانب بمزيد من التفصيل.

2. ملء الفجوة

عندما تضيق الفجوة بين الخطوط المعدنية إلى 0.25 ميكرومتر مع نسبة عرض إلى ارتفاع 4:1، فإن معظم تقنيات ترسيب الأمراض القلبية الوعائية تكافح لملء الفجوات دون فراغات. البلازما عالية الكثافة CVD (HDP-CVD) قادرة على ملء هذه الفجوات الضيقة دون خلق فراغات (انظر الشكل أدناه). سيتم وصف عملية HDP-CVD لاحقًا.

3. النقش بالبلازما

بالمقارنة مع النقش الرطب، يوفر النقش بالبلازما مزايا مثل التشكيلات الجانبية للحفر متباين الخواص، والكشف التلقائي عن نقطة النهاية، وانخفاض استهلاك المواد الكيميائية، إلى جانب معدلات الحفر العالية المعقولة، والانتقائية الجيدة، والتوحيد.

4. التحكم في ملفات تعريف الحفر

قبل أن ينتشر النقش بالبلازما على نطاق واسع في صناعة أشباه الموصلات، كانت معظم مصانع الرقاقات تستخدم النقش الكيميائي الرطب لنقل الأنماط. ومع ذلك، فإن النقش الرطب هو عملية متناحية (الحفر بنفس المعدل في كل اتجاه). عندما تتقلص أحجام الميزات إلى أقل من 3 ميكرومتر، يؤدي النقش المتناحي إلى تقويض، مما يحد من تطبيق النقش الرطب.

في عمليات البلازما، تقصف الأيونات سطح الرقاقة بشكل مستمر. سواء من خلال آليات تلف الشبكة أو آليات تخميل الجدار الجانبي، يمكن للحفر بالبلازما تحقيق أشكال حفر متباينة الخواص. من خلال تقليل الضغط أثناء عملية الحفر، يمكن زيادة متوسط ​​المسار الحر للأيونات، وبالتالي تقليل تصادمات الأيونات لتحسين التحكم في المظهر الجانبي.

5. معدل الحفر والانتقائية

يساعد القصف الأيوني في البلازما على كسر الروابط الكيميائية للذرات السطحية، مما يعرضها للجذور التي تولدها البلازما. هذا المزيج من المعالجة الفيزيائية والكيميائية يعزز بشكل كبير معدل التفاعل الكيميائي للحفر. يتم تحديد معدل الحفر والانتقائية من خلال متطلبات العملية. نظرًا لأن كلاً من القصف الأيوني والجذور يلعبان أدوارًا حاسمة في النقش، ويمكن لطاقة التردد اللاسلكي التحكم في القصف الأيوني والجذور، تصبح طاقة التردد اللاسلكي معلمة أساسية للتحكم في معدل النقش. يمكن أن تؤدي زيادة طاقة التردد اللاسلكي إلى تحسين معدل الحفر بشكل كبير، وهو ما سيتم مناقشته بمزيد من التفصيل، مما يؤثر أيضًا على الانتقائية.

6. كشف نقطة النهاية

بدون البلازما، يجب تحديد نقطة النهاية للحفر حسب الوقت أو الفحص البصري للمشغل. في عمليات البلازما، مع تقدم الحفر عبر المادة السطحية لبدء حفر المادة الأساسية (نقطة النهاية)، يتغير التركيب الكيميائي للبلازما بسبب التغير في منتجات الحفر الثانوية، والذي يتضح من خلال التغير في لون الانبعاث. من خلال مراقبة التغير في لون الانبعاث باستخدام أجهزة الاستشعار البصرية، يمكن معالجة نقطة النهاية المحفورة تلقائيًا. في إنتاج IC، هذه أداة ذات قيمة عالية.**