等离子体刻蚀中的偏置波形
偏置波形在半导体制造的等离子体刻蚀过程中起着关键作用。它们对控制离子能量和方向性至关重要，这直接影响着刻蚀特性。以下是关于等离子体刻蚀中偏置波形的主要方面：
射频偏置和自偏置
在等离子体刻蚀系统中，通常会在基片电极上连接一个单独的射频电源，称为偏置功率。这种射频偏置在电极表面产生直流自偏置电压（Vdc）。自偏置电压对控制刻蚀过程中的离子轰击能量起着关键作用 。可以通过调节偏置波形的形状和幅度来获得不同的刻蚀效果
波形形状及其效果
可以应用不同形状的波形作为偏置信号，每种波形都有其特定的刻蚀效果：
- 正弦波形：这是等离子体刻蚀中最常见和传统的偏置波形。
- 非正弦波形：研究表明，使用非正弦偏置波形可以显著影响离子能量分布和刻蚀选择性。例如，可以使用定制波形来控制等离子体中高质量和低质量离子的能量 [2]。
- 脉冲波形：脉冲等离子体刻蚀（即功率以脉冲方式而不是连续方式施加）因其能够更好地控制刻蚀过程而受到关注。脉冲系统中的电压波形包括有限的上升时间和下降时间，可以根据特定的刻蚀要求进行优化 。
先进偏置技术
等离子体刻蚀技术的最新进展引入了一些复杂的偏置技术：
- 射频波形修改：这种技术允许在不改变刻蚀腔体硬件的情况下微调等离子体特性 。
- 高能尾部修剪：通过使用脉冲直流偏置技术，可以修剪离子能量分布的高能尾部，从而更好地控制刻蚀过程 。
- 定制电压波形：在一些先进系统中，可以精确控制偏置电压波形以获得特定的离子能量分布。例如，在某些情况下可能更倾向于使用三角波形，因为它能够显示等离子体行为的细微变化 。
对刻蚀性能的影响
偏置波形的选择和控制显著影响刻蚀过程的多个方面：
- 刻蚀速率和选择性：通过操控偏置波形，研究人员已经证明可以控制刻蚀速率并提高不同材料之间的选择性 。
- 特征轮廓控制：偏置波形影响离子方向性和能量，进而影响半导体器件中刻蚀特征的形状和质量。
- 工艺变异性：仔细监控和控制偏置波形可以帮助减少工艺变异性，这是半导体制造中的一个主要挑战 。
随着半导体行业向更小的特征尺寸和更复杂的器件结构发展，理解和优化偏置波形对推进等离子体刻蚀技术至关重要。精确控制刻蚀过程变得越来越重要，这使得偏置波形的作用更加关键。