在芯片制程中，幾乎所有的干法制程，如PVD，CVD,干法刻蝕等，都逃不過(guò)輝光放電現(xiàn)象。輝光放電，是一種在低壓下電離氣體的過(guò)程，它在半導(dǎo)體制程中的許多重要步驟中有著核心作用。那您知道什么是“啟輝”嗎？為什么會(huì)輝光放電嗎？那我們就帶著問(wèn)題來(lái)解答。

什么是“啟輝”？

干法制程會(huì)通入反應(yīng)氣體，并被施加一定的高頻電壓。當(dāng)施加在低壓氣體上的電壓超過(guò)其擊穿電壓時(shí)，氣體中的原子或分子將被電離，形成正離子和電子。電子在電場(chǎng)的作用下加速，并與其他氣體分子碰撞，產(chǎn)生更多的離子和電子，就會(huì)形成輝光放電等離子體。浸沒(méi)在輝光放電等離子體中的晶圓受到電子和離子的轟擊，導(dǎo)致表面原子的重新排列和濺射。

當(dāng)開(kāi)始形成等離子體時(shí)，我們從機(jī)臺(tái)外面可以看到工藝腔室中泛起了五顏六色的光暈，這個(gè)時(shí)候我們就會(huì)說(shuō)“啟輝”了。

啟輝的顏色？

啟輝放電產(chǎn)生的光譜和顏色主要取決于放電氣體的種類和壓力，以及放電的電壓。每種元素和分子都有其特定的能級(jí)，當(dāng)電子從高能級(jí)躍至低能級(jí)時(shí)，會(huì)發(fā)出特定波長(zhǎng)的光。這就是為什么不同的氣體會(huì)產(chǎn)生不同顏色的輝光。例如，氬氣則通常會(huì)發(fā)出淡紫色的光，氮?dú)夥烹姇?huì)形成粉紫色光。

氣體的壓力和濃度也會(huì)影響放電顏色。高壓會(huì)導(dǎo)致更多的分子參與電離，放電顏色會(huì)更加亮麗。而在較低的壓力下，由于電子和氣體分子的碰撞幾率降低，所產(chǎn)生的光輝會(huì)變得暗淡。電壓的大小會(huì)影響電子的能量，從而影響放電的顏色。如果電壓提高，電子的能量也會(huì)提高，電離的能級(jí)可能會(huì)變得更高，從而改變發(fā)出光的顏色。

干法機(jī)臺(tái)如何利用啟輝效應(yīng)

在半導(dǎo)體制程中，一般用光譜分析來(lái)監(jiān)控和分析輝光放電效應(yīng)。光譜分析能夠提供大量有關(guān)等離子體狀態(tài)的信息，如離子和中性粒子的種類，粒子密度和能量等。些信息對(duì)于理解和優(yōu)化啟輝放電過(guò)程，調(diào)整工藝參數(shù)，以及保證工藝的重復(fù)性和穩(wěn)定性是非常重要的。例如，光譜分析可以用于確定放電氣體的種類和比例，監(jiān)控化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，以及檢測(cè)可能存在的雜質(zhì)等。

另外，光譜分析還可以用于監(jiān)控設(shè)備的狀態(tài)。通過(guò)分析放電過(guò)程中的光譜變化，可以發(fā)現(xiàn)設(shè)備的故障，從而及時(shí)進(jìn)行維護(hù)和修理，保證設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

一般來(lái)說(shuō)，采用光譜分析的設(shè)備和工藝會(huì)比較復(fù)雜，需要較高的投入和運(yùn)行成本。但在對(duì)工藝控制要求高的場(chǎng)合，例如在先進(jìn)的半導(dǎo)體制程中，這種投入是非常必要的。