牛津儀器(qì)電(diàn)感耦(ǒu)合等離(lí)子體（ICP）刻(kè)蝕技術介(jiè)紹(shào)：高密度等(děng)離(lí)子(zǐ)體源(yuán)與獨(dú)立偏壓(yā)控製在化合(hé)物半(bàn)導體器件製造中的應用

在光(guāng)電子器件，電力(lì)電子器件及MEMS傳感器等先進半導體(tǐ)製(zhì)造(zào)領域(yù)，幹(gān)法(fǎ)刻(kè)蝕(shí)工(gōng)藝(yì)對刻(kè)蝕速(sù)率，選(xuǎn)擇性和損傷(shāng)控(kòng)製(zhì)的要(yào)求日益嚴苛(kē)。傳(chuán)統的反(fǎn)應離(lí)子刻(kè)蝕（RIE）技術在刻蝕(shí)速(sù)率(shuài)和(hé)各向(xiàng)異性控(kòng)製方麵(miàn)存在物(wù)理限(xiàn)製——離子(zǐ)密度和(hé)離子能(néng)量由同(tóng)一射頻電源耦(ǒu)合控製(zhì)，難以獨(dú)立(lì)優化(huà)。牛津儀器(qì)（Oxford Instruments）的(dí)PlasmaPro 100 Cobra ICP刻(kè)蝕係(xì)統(tǒng)通(tōng)過電(diàn)感耦合等(děng)離子體(tǐ)（ICP）源與獨(dú)立(lì)偏(piān)壓(yā)控(kòng)製(zhì)兩大(dà)核心(xīn)技術，在(zài)低壓條(tiáo)件(jiàn)下(xià)實現(xiàn)高(gāo)密(mì)度活(huó)性(xìng)物(wù)質的產生與獨立(lì)調控，為化合物半導(dǎo)體器件的(dí)精密(mì)加(jiā)工(gōng)提供了(liǎo)靈活的(dí)工(gōng)藝方案(àn)。

一(yī)，電(diàn)感耦合(hé)等離(lí)子(zǐ)體（ICP）源(yuán)的工(gōng)作(zuò)原理

ICP刻蝕(shí)技術(shù)的核(hé)心在(zài)於等(děng)離(lí)子體產生(shēng)與離(lí)子加速的解耦控(kòng)製(zhì)。與(yǔ)傳(chuán)統(tǒng)的電(diàn)容耦合(hé)等離子體（CCP）源不同(tóng)，ICP源采用射頻綫圈(quān)環繞在反(fǎn)應腔(qiāng)室(shì)外(wài)部的(dí)方式(shì)。當射頻(pín)電流(liú)通過綫圈時(shí)，產生的交(jiāo)變磁場在(zài)腔(qiāng)室(shì)內(nèi)感應出(chū)電(diàn)場(cháng)，加速電(diàn)子並與工(gōng)藝氣(qì)體(tǐ)分子碰撞，將其電(diàn)離形成高密度(dù)等離(lí)子(zǐ)體(tǐ)。

牛(niú)津儀器的(dí)Cobra® ICP源專(zhuān)為(wéi)高(gāo)密(mì)度(dù)等(děng)離子(zǐ)體(tǐ)產(chǎn)生(shēng)而優化(huà)。其核(hé)心設計特征在於(yú)：在低氣壓(yā)（通(tōng)常為1～10mTorr） 條件(jiàn)下，依然能夠(gòu)維持(chí)均匀，高密(mì)度的等(děng)離(lí)子體（典(diǎn)型密度可達10¹¹～10¹²cm⁻³）。低壓(yā)操(cāo)作(zuò)的優(yōu)勢(shì)在於減少了離(lí)子(zǐ)與中性(xìng)粒子(zǐ)的(dí)碰撞，離(lí)子在到達基片(piàn)表麵時保持(chí)較高的方(fāng)向性(xìng)，從(cóng)而實現各向(xiàng)異性(xìng)刻蝕(shí)——獲得近乎(hū)垂直的(dí)側壁剖麵。

二，獨立(lì)偏(piān)壓(yā)控(kòng)製：工(gōng)藝參(cān)數的(dí)解耦(ǒu)優(yōu)化

PlasmaPro 100 Cobra係統(tǒng)的關鍵技術(shù)特(tè)征(zhēng)在於(yú)等離(lí)子體產生(shēng)與(yǔ)基(jī)片(piàn)偏壓(yā)的獨立(lì)控製(zhì)。具(jù)體而(ér)言：

• ICP射頻電(diàn)源：控製等離子體的密(mì)度（自(zì)由(yóu)基(jī)和離子(zǐ)的(dí)產(chǎn)率），主(zhǔ)要(yào)影(yǐng)響(xiǎng)刻蝕速率

• 基片(piàn)偏(piān)壓射頻(pín)電(diàn)源：控製離子(zǐ)向基(jī)片表麵加速的能量，主(zhǔ)要(yào)影(yǐng)響(xiǎng)刻蝕(shí)方向(xiàng)性和損(sǔn)傷(shāng)程度

兩(liǎng)個電(diàn)源可(kě)獨(dú)立(lì)調(tiáo)節，用戶(hù)根據(jù)工藝(yì)需求(qiú)分(fēn)別優化離子密度(dù)和離子能(néng)量。這(zhè)一(yī)設(shè)計(jì)的(dí)實際價值在於：針(zhēn)對(duì)不(bù)同材料（如GaAs，InP，SiC，GaN等(děng)化(huà)合(hé)物半(bàn)導體(tǐ)），可在高(gāo)刻蝕速率(shuài)與(yǔ)低損(sǔn)傷之(zhī)間(jiān)取得平(píng)衡。例如，在InP光子器(qì)件(jiàn)刻蝕中(zhōng)，可(kě)采用較高的(dí)ICP功率獲得足(zú)夠(gòu)刻蝕速(sù)率(shuài)，同時(shí)保(bǎo)持較低(dī)的(dí)偏(piān)壓功(gōng)率(shuài)以降(jiàng)低離(lí)子轟(hōng)擊(jī)損傷(shāng)。

PlasmaPro 100 Cobra係統(tǒng)支持ICP源尺寸65mm或300mm兩(liǎng)種配置，300mm源可(kě)為200mm晶圓提(tí)供出(chū)色(sè)的工藝(yì)均匀性。與所有最大尺(chǐ)寸(cùn)為200mm的晶(jīng)圓兼(jiān)容，可(kě)快速在不同晶(jīng)圓(yuán)尺寸(cùn)間(jiān)切換。

三，寬溫(wēn)度(dù)範(fàn)圍(wéi)電極與工(gōng)藝控(kòng)製

PlasmaPro 100 Cobra係統配備了寬溫度(dù)範(fàn)圍(wéi)電(diàn)極(jí)，可通(tōng)過(guò)流體(tǐ)循環冷(lěng)卻裝置冷卻(què)至-20°C，液氮(dàn)冷(lěng)卻至(zhì)-150°C，或通過電阻加熱升溫至400°C。從-20°C到-150°C的轉換(huàn)僅(jǐn)需(xū)10分(fēn)鐘(zhōng)。

寬溫(wēn)度(dù)範(fàn)圍(wéi)電極的(dí)技術(shù)價(jià)值在於：

• 低(dī)溫刻(kè)蝕：適用於(yú)對熱預算敏(mǐn)感的(dí)材料(liào)（如(rú)量子(zǐ)阱結構(gòu)），減少熱擴(kuò)散對(duì)器件性能的影響

• 高溫刻蝕：適(shì)用(yòng)於某些需要(yào)增(zēng)強化(huà)學反應(yīng)速(sù)率(shuài)的工藝(yì)

• 溫(wēn)度(dù)穩(wěn)定性：流(liú)體(tǐ)控(kòng)製電(diàn)極(jí)由(yóu)再循環(huán)冷(lěng)卻器供(gōng)給(gěi)，提(tí)供優異(yì)的基(jī)底(dǐ)溫度控製(zhì)

係統還采用氦（He）背(bèi)麵冷(lěng)卻技術(shù)對晶(jīng)圓(yuán)進(jìn)行溫(wēn)度控製，確保晶圓溫(wēn)度(dù)的均匀性和(hé)穩(wěn)定(dìng)性。

四，豐(fēng)富的(dí)工(gōng)藝應用(yòng)庫

牛津儀器(qì)建立了豐富的III-V族(zú)刻蝕(shí)工藝庫，覆蓋多(duō)個(gè)應用領域(yù)：

• 固(gù)態(tài)激光(guāng)器InP刻蝕：用(yòng)於(yú)光通(tōng)信和數(shù)據(jù)中心應用(yòng)的光子器(qì)件製造

• VCSEL GaAs/AlGaAs刻蝕：用於(yú)垂直腔(qiāng)麵發射激光(guāng)器(qì)的製造

• 電力(lì)電子/射(shè)頻SiC和GaN刻蝕(shí)：用於(yú)功率(shuài)器件和(hé)射頻(pín)器件的製造(zào)

• 微LED和(hé)超(chāo)透鏡刻蝕(shí)：用於(yú)下(xià)一代顯(xiǎn)示和(hé)光(guāng)學應用(yòng)

• 金屬刻蝕(shí)：鋁(lǚ)，鉻，鎳等金屬(shǔ)材料(liào)的刻(kè)蝕工藝

• 介(jiè)質刻蝕：SiOx，SiO₂，SiNx等(děng)硬(yìng)掩膜(mó)和(hé)絕緣層的刻(kè)蝕

係統(tǒng)的單(dān)晶圓裝載鎖(suǒ)定功(gōng)能(néng)，或可與(yǔ)多達5個工藝模塊集(jí)群，支(zhī)持ALD，PECVD，離子束(shù)刻(kè)蝕(shí)和離(lí)子(zǐ)束(shù)沉積等(děng)技(jì)術的集成。

五，典(diǎn)型應(yīng)用場(cháng)景(jǐng)

PlasmaPro 100 Cobra ICP刻(kè)蝕(shí)係(xì)統廣(guǎng)泛應用於先(xiān)進半(bàn)導體(tǐ)器件製(zhì)造領域：

光電(diàn)子器件：用於(yú)GaAs和(hé)InP基激光器，VCSEL，光(guāng)探測(cè)器(qì)的(dí)製造。係統可提(tí)供(gōng)光滑的(dí)側壁(bì)和幹淨，光滑的(dí)垂(chuí)直輪(lún)廓(kuò)。

功率(shuài)電(diàn)子器件(jiàn)：用(yòng)於SiC和(hé)GaN基功(gōng)率(shuài)器件的(dí)刻蝕工(gōng)藝，低損(sǔn)傷特性(xìng)對器件性能(néng)保(bǎo)障具有重要(yào)意義(yì)。

量子器件(jiàn)：用(yòng)於超導量子比特（NbN和Ta材(cái)料(liào)）的製(zhì)造。格(gé)拉斯哥大學研究人員使(shǐ)用(yòng)PlasmaPro 100 Cobra係統製造超導(dǎo)量(liáng)子比特時表(biǎo)示(shì)：“你可以(yǐ)有(yǒu)效地控製等離子(zǐ)體，功(gōng)率，氣(qì)體傳送，室(shì)內壓力和基板溫度。"

MEMS與傳感器：用於微機電(diàn)係統(tǒng)和傳感(gǎn)器結(jié)構(gòu)的(dí)刻蝕加工(gōng)。

微(wēi)LED與超(chāo)透(tòu)鏡：用於(yú)下一代(dài)顯示和光(guāng)學器件的(dí)製(zhì)造(zào)。

購買(mǎi)渠道：以上(shàng)產(chǎn)品由(yóu)深圳市京(jīng)都玉崎(qí)電(diàn)子有(yǒu)限公(gōng)司(sī)負責中(zhōng)國區銷售與技(jì)術(shù)支持。公(gōng)司地址位(wèi)於(yú)深圳(zhèn)市龍(lóng)華新區梅龍(lóng)大道906號(hào)創業樓。客戶(hù)可通過化工儀(yí)器網(wǎng)商(shāng)鋪(pū)詢(xún)價。該品(pǐn)牌(pái)全係列(liè)產(chǎn)品均(jūn)可(kě)供貨(huò)，如需其他型號(hào)歡迎(yíng)咨詢(xún)。