CCP 與 ICP 的差異:電漿產生方式、密度、離子能量、用途比較
兩者都是以高頻功率使氣體電離而產生電漿的方式,但將功率傳給電漿的機制不同。CCP 在相對的 2 片電極之間施加高頻電壓,以電場加速電子。ICP 讓高頻電流流過線圈,以其磁場變化所產生的感應電場加速電子,因此能在低壓下產生高密度電漿。ICP 在晶圓側另設偏壓電源,可以分別調整電漿密度與離子能量。
| 項目 | CCP(電容耦合電漿) | ICP(感應耦合電漿) |
|---|---|---|
| 電漿的產生方式 | 對平行平板電極施加高頻電壓,以電極之間的電場加速電子 | 讓高頻電流流過線圈,以感應電場加速電子 |
| 設備結構 | 上下相對的 2 片電極。晶圓放在其中一片電極上 | 在介電質窗的外側(上方或周圍)放置線圈,晶圓載台另接偏壓用電源 |
| 電漿密度(典型值) | 中等。約 10⁹ 至 10¹⁰ cm⁻³ | 高。約 10¹¹ 至 10¹² cm⁻³ |
| 操作壓力(典型值) | 多為約數 Pa 至數十 Pa | 約 0.1 Pa 至數 Pa 的低壓 |
| 密度與離子能量的控制 | 以 1 個電源時,提高功率會使密度與自偏壓一起改變,難以獨立控制。以使用 2 種頻率的方式分擔 | 以線圈功率調整密度,以晶圓側偏壓功率調整離子能量,容易分別調整 |
| 離子能量 | 自偏壓大,容易得到高離子能量 | 只要降低偏壓,就能以低能量照射大量離子,容易抑制損傷 |
| 氣體的解離 | 相對較少。原料分子或其碎片容易殘留 | 多。氣體被充分分解,自由基與離子多 |
| 擅長的蝕刻 | 氧化膜或低介電常數膜等絕緣膜。以強烈的離子轟擊與氟碳聚合物取得選擇比。高深寬比的接觸孔 | 矽(閘極或元件隔離溝槽)、金屬(鋁導線等)、化合物半導體的快速、高非等向性蝕刻 |
| 成膜的應用 | 平行平板型電漿 CVD(PECVD)。以高頻與低頻功率的比例調整薄膜應力 | 高密度電漿 CVD(HDP-CVD)。一邊成膜一邊以離子濺射削去溝槽開口,填入狹窄的溝槽 |
| 設備構成 | 相對簡單。電極與高頻電源 | 需要線圈、介電質窗、2 個電源等,稍微複雜 |
數值為具代表性的大致參考值,會因世代或產品而異。