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電容耦合等離子刻蝕(CCP)

2023-08-17 12:01 作者:芯片智造  | 我要投稿

CCP全稱是Capacitively Coupled Plasma,即電容耦合等離子是一種廣泛用于芯片制造刻蝕的工藝,能夠以極高的精度和對材料的最小損傷來刻蝕晶圓材料。


CCP工作原理:電容耦合等離子體刻蝕由兩塊平行金屬板組成,兩個金屬電極相隔一小段距離。反應(yīng)器中的氣體壓力可以小于或等于大氣壓。典型的 CCP 系統(tǒng)由單個射頻(RF) 電源驅(qū)動,通常頻率為 13.56 MHz。兩個電極之一連接到電源,另一個接地。由于這種結(jié)構(gòu)在原理上類似于電路中的電容器,因此在這種結(jié)構(gòu)中形成的等離子體稱為電容耦合等離子體。


當(dāng)電極之間產(chǎn)生電場時,氣體中的電子響應(yīng)電場并獲得能量。 離子越重,獲得的能量就越少。高能電子可以直接或間接地通過碰撞使氣體電離,產(chǎn)生二次電子。當(dāng)電場足夠強(qiáng)時,它會導(dǎo)致所謂的電子雪崩。雪崩擊穿后,由于有大量的自由電子,氣體變得導(dǎo)電。它通常伴隨著氣體中激發(fā)的原子或分子的光發(fā)射,當(dāng)產(chǎn)生可見光時,用肉眼也可以間接觀察到 等離子體的產(chǎn)生,。


之后等離子體中的離子受到電場的吸引,以高速沖向其中一個電極,這個電極通常是覆蓋有要刻蝕材料的晶圓。 離子以高速撞擊材料表面,與表面的原子或分子發(fā)生物理和化學(xué)反應(yīng),從而達(dá)到刻蝕的效果。CCP的優(yōu)勢刻蝕速度更快:因?yàn)镃CP刻蝕系統(tǒng)能夠產(chǎn)生高密度的等離子體,RF(射頻)電源產(chǎn)生的電場可以加速離子,使它們以更高的能量撞擊待刻蝕的材料,從而提高刻蝕速度。


刻蝕精度高:在CCP刻蝕過程中,由于射頻電場的存在,離子的轟擊方向性較好,這意味著離子主要是垂直于待刻蝕表面的方向移動。這種方向性轟擊有助于實(shí)現(xiàn)高精度的刻蝕,因?yàn)樗梢詼p少側(cè)向刻蝕,從而提高刻蝕的深寬比。


均勻性好:由于電容耦合的特點(diǎn),CCP刻蝕通常能夠在較低的氣壓下產(chǎn)生穩(wěn)定的等離子體。等離子體的能量分布均勻,有利于實(shí)現(xiàn)均勻的刻蝕過程。



ccp應(yīng)用領(lǐng)域:
微電機(jī)系統(tǒng)(MEMS)光電子器件納米材料研究等
CCP的常見刻蝕材料:半導(dǎo)體材料,如硅、鍺、砷化鎵、氮化鎵等。絕緣材料,如氧化硅、氮化硅、氧化鋁等。金屬材料,如鋁、銅、鈦、鎢、金、銀等。光學(xué)材料,如玻璃、石英等。
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