低溫等離子體在半導體工藝中的應用
文章出處：等離子清洗機廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發表時間：2024-02-23
等離子體是由大量電子、離子和中性氣體粒子組成的復雜系統。若把等離子體看作一個整體，則它整體上呈準電中性，當施加一個外電磁場時，內部帶電粒子會對其做出集體響應。等離子體技術作為許多高科技產業和重大科學項目的基礎，在微電子工業、生物醫學、生態環保、空間開發等方面發揮著重要作用。尤其是在芯片加工技術領域，基于低溫等離子體物理機制的材料表面處理技術發揮著舉足輕重的作用。用于材料表面改性的射頻等離子體通常在低氣壓下工作，由于粒子間的碰撞較少，低氣壓射頻放電容易產生大面積、均勻的低溫非熱平衡等離子體。在整個大規模集成電路制造過程中，近三分之一的工序是借助于等離子體技術來完成，因此，等離子體技術的進步推動了大規模集成電路制造的發展，促進了微電子工業以及相關制造裝備的進步，引發了現代社會全面而深刻的變革。
在大規模集成電路制造的主要流程中，薄膜沉積、刻蝕、離子注入與清洗等過程都需要等離子體技術來輔助完成。就當前的刻蝕工藝來說，射頻容性耦合等離子體主要用于介質材料的刻蝕，而感性耦合等離子體(Inductively Coupled Plasma，ICP)則主要用于刻蝕金屬和半導體Si。在薄膜沉積方面，主要采用物理氣相沉積(Physical Vapor Deposition，PVD)技術作為低氣壓(幾mTorr)薄膜沉積中的主要工藝，其中，金屬薄膜主要采用直流磁控濺射技術來制備，而射頻磁控濺射技術則通用于制備介質、氧化物薄膜，然而其一直存在著濺射速率較低的問題。作為工作在相對較高氣壓(幾百mTorr)的薄膜沉積技術，等離子體增強化學氣相沉積(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，PECVD)廣泛應用于太陽能電池硅或氧化硅薄膜的制備。
等離子體的刻蝕和沉積工藝與半導體器件的性能緊密聯系。因此，為了滿足半導體性能的工藝需求，對基于低溫等離子體的材料表面處理技術提出了嚴格的要求。通過對工藝腔室結構、氣體組分、氣壓、進氣流量、功率源頻率等外部放電參數的調節可以改善等離子體性質，進而提升刻蝕、沉積速率和均勻性。因此，如何能獲得高密度、均勻等離子體并實現對離子的通量與能量的獨立控制已然成為成功的關鍵因素。
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