CCP vs ICP : plasmas à couplage capacitif et inductif comparés
Tous deux créent un plasma en ionisant un gaz par une puissance RF, mais le mécanisme qui transmet la puissance au plasma diffère. Le CCP applique une tension RF entre deux électrodes en vis-à-vis et accélère les électrons par le champ électrique. L'ICP fait circuler un courant RF dans une bobine et accélère les électrons par le champ électrique induit que crée la variation du champ magnétique, ce qui permet d'obtenir un plasma dense à basse pression. L'ICP dispose d'une alimentation de polarisation distincte côté wafer et permet de régler séparément la densité du plasma et l'énergie des ions.
| Critère | CCP (plasma à couplage capacitif) | ICP (plasma à couplage inductif) |
|---|---|---|
| Génération du plasma | Une tension RF est appliquée à des électrodes planes parallèles, et le champ électrique entre les électrodes accélère les électrons | Un courant RF circule dans une bobine, et le champ électrique induit accélère les électrons |
| Structure de l'équipement | Deux électrodes en vis-à-vis, en haut et en bas. Le wafer est posé sur l'une d'elles | Une bobine est placée à l'extérieur (au-dessus ou autour) d'une fenêtre diélectrique, et une alimentation de polarisation distincte est reliée au support du wafer |
| Densité du plasma (valeurs typiques) | Moyenne. Environ 10⁹ à 10¹⁰ cm⁻³ | Élevée. Environ 10¹¹ à 10¹² cm⁻³ |
| Pression de fonctionnement (valeurs typiques) | Souvent de quelques Pa à quelques dizaines de Pa | Basse pression, d'environ 0,1 Pa à quelques Pa |
| Contrôle de la densité et de l'énergie des ions | Avec une seule alimentation, augmenter la puissance fait varier ensemble la densité et l'autopolarisation, d'où un contrôle indépendant difficile. Les systèmes à deux fréquences répartissent les rôles | La puissance de la bobine règle la densité et la puissance de polarisation côté wafer règle l'énergie des ions : réglage séparé aisé |
| Énergie des ions | Autopolarisation importante : des énergies d'ions élevées s'obtiennent facilement | En abaissant la polarisation, on bombarde avec beaucoup d'ions de faible énergie, ce qui limite facilement les dommages |
| Dissociation du gaz | Relativement faible. Les molécules de départ et leurs fragments subsistent facilement | Forte. Le gaz est bien décomposé, et radicaux et ions sont nombreux |
| Gravures de prédilection | Films diélectriques comme les oxydes et les films à faible constante diélectrique. La sélectivité est obtenue par un fort bombardement ionique et des polymères fluorocarbonés. Trous de contact à fort rapport d'aspect | Gravure rapide et fortement anisotrope du silicium (grilles, tranchées d'isolation), des métaux (interconnexions en aluminium, etc.) et des semi-conducteurs composés |
| Application au dépôt | CVD assisté par plasma (PECVD) à électrodes planes parallèles. La contrainte du film est ajustée par le rapport des puissances haute et basse fréquence | CVD à plasma haute densité (HDP-CVD). Pendant le dépôt, la pulvérisation ionique grave l'entrée des tranchées pour remplir les tranchées étroites |
| Configuration de l'équipement | Relativement simple : électrodes et alimentation RF | Bobine, fenêtre diélectrique, deux alimentations, etc. : un peu plus complexe |
Les valeurs indiquées sont des ordres de grandeur typiques et varient selon la génération de procédé et le produit.