干法制程中的辉光放电

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在芯片制程中,几乎所有的干法制程,如PVD,CVD,干法刻蚀等,都逃不过辉光放电现象。辉光放电,是一种在低压下电离气体的过程,它在半导体制程中的许多重要步骤中有着核心作用。那您知道什么是“启辉”吗?为什么会辉光放电吗?那我们就带着问题来解答。

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什么是“启辉”?

干法制程会通入反应气体,并被施加一定的高频电压。当施加在低压气体上的电压超过其击穿电压时,气体中的原子或分子将被电离,形成正离子和电子。电子在电场的作用下加速,并与其他气体分子碰撞,产生更多的离子和电子,就会形成辉光放电等离子体浸没在辉光放电等离子体中的晶圆受到电子和离子的轰击,导致表面原子的重新排列和溅射。

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当开始形成等离子体时,我们从机台外面可以看到工艺腔室中泛起了五颜六色的光晕,这个时候我们就会说“启辉”了。
启辉的颜色? 启辉放电产生的光谱和颜色主要取决于放电气体的种类和压力,以及放电的电压。每种元素和分子都有其特定的能级,当电子从高能级跃至低能级时,会发出特定波长的光。这就是为什么不同的气体会产生不同颜色的辉光。例如,氩气则通常会发出淡紫色的光,氮气放电会形成粉紫色光。

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气体的压力和浓度也会影响放电颜色。高压会导致更多的分子参与电离,放电颜色会更加亮丽。而在较低的压力下,由于电子和气体分子的碰撞几率降低,所产生的光辉会变得暗淡。电压的大小会影响电子的能量,从而影响放电的颜色。如果电压提高,电子的能量也会提高,电离的能级可能会变得更高,从而改变发出光的颜色。 干法机台如何利用启辉效应 在半导体制程中,一般用光谱分析来监控和分析辉光放电效应。光谱分析能够提供大量有关等离子体状态的信息,如离子和中性粒子的种类,粒子密度和能量等。些信息对于理解和优化启辉放电过程,调整工艺参数,以及保证工艺的重复性和稳定性是非常重要的。例如,光谱分析可以用于确定放电气体的种类和比例,监控化学反应的进行,以及检测可能存在的杂质等。

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另外,光谱分析还可以用于监控设备的状态。通过分析放电过程中的光谱变化,可以发现设备的故障,从而及时进行维护和修理,保证设备的稳定运行。

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一般来说,采用光谱分析的设备和工艺会比较复杂,需要较高的投入和运行成本。但在对工艺控制要求高的场合,例如在先进的半导体制程中,这种投入是非常必要的。

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