Kako plin, ki vsebuje F, korodira silicij?

Vemo, da se XEF2 in SF6, ki vsebujeta F, uporabljata kot silikonski korozijski plini, XEF2 se pogosto uporablja kot izotropni silicijev korozijski plin, SF6 pa se pogosto uporablja s CF4 kot silicijev anizotropni korozijski plin, tako da lahko XEF2 in SF6 nadomestimo drug drugega?

Odgovor je ne. Temeljni razlog je, da je reakcijski mehanizem obeh drugačen. XEF2 je spojina na osnovi fluora, ki spontano reagira s silicijem pri sobni temperaturi s hitro hitrostjo. Poleg izotropne korozije silicija lahko izvedemo tudi suho korozijo GE in Sige. Enačba za kemijsko reakcijo je:

2 xef₂(g)+si (s) → sif₄(g) +2 xe (g)

0021-02983 txz notranji ščit

Ta reakcija ne potrebuje zunanje energije za povečanje aktivacijske energije reakcije, zato ima XEF2 korozivni silicij značilnosti nizkih stroškov. Hkrati so stranski proizvodi, SIF4 in XE, nestanovitni plini, ki jih je enostavno izpustiti. SF6 je tudi spojina na osnovi fluora, vendar je skoraj nemogoče spontano reagirati s silicijem pri sobni temperaturi, zato je SF6 s pomočjo zunanje radijske frekvence ioniziran za pridobitev f* prostih radikalov, 4 f* prosti radikali pa se združijo z atomi SI, da tvorijo hlapne SIF4, ki zapustijo substrat. Enačba za reakcijo med SF6 in SI je:

(1) SF → SF_x⁺+F^*+F^-+Sf₆^*

(2)F^*+Si → SIF₄↑

Ta reakcija zahteva udeležbo radiofrekvence, ne čiste kemične reakcije, ampak fizikalno -kemijske plazme

reakcija.

图 1 xef2 和 sf6 分子结构示意图

Zaradi različnih mehanizmov, s katerimi silicij XEF2 in SF6 Etch obstajajo tudi različne možnosti za izbiro maskirne plasti. Izbirno razmerje jedkanja XEF2 v čistih kemijskih reakcijah s SI in SiO2 je večje od 1000: 1, medtem ko je možnost jedkanja SF6 v jedkanju s SI in SiO2 na splošno manjša od 100: 1. To pomeni, da lahko XEF2 v globokem silicijevem postopku izbere ustrezno debelino SiO2 kot eno samo maskirno plast v skladu z izbirnim razmerjem, medtem ko SF6 na splošno ne moremo uporabiti kot eno samo maskirno plast za DRIE in mora oblikovati sestavljeno maskirno plast s fotoresistom.

Slika 2 Shematski diagram izotropne in anizotropne korozije silicija

0021-35753 Ring Isolator TXZ 150mm SMF

XEF2 jedkanica je čista kemična reakcija, molekule plina lahko reagirajo le tako, da nastanejo korozijo z difuzijo in adsorpcijo na silicijevi površini, tako da ima ta reakcija bolj očiten učinek velikosti, to je manjša velikost jedkanja, počasnejša hitrost jedkanja. Zato je treba pri načrtovanju grafične strukture čipa opozoriti, da širina črte in razmik na različnih območjih nista preveč različna.

Obenem je optimalen način silicija, ki je jedkanica XEF2 uporaba prezračevanja impulza za hitro napihovanje in črpanje komore jedkanice, tako da imajo molekule plina boljši prodor in lahko vstopijo v manjše območje jedkanja, hitri cikel pa lahko pospeši odvajanje stranskih produktov in s tem zavira velikost.