怎樣在氮化鎵晶圓進行刻蝕工藝?

半導體的快速發展對製造集成電路設備的公司提出了大量要求。每一個新的矽節點都會帶來大量的新需求，很容易想像舊的設備很快會過時。雖然情況可能如此，但是設計精良的設備通常可以適應新的任務需求。

為了了解這是如何實現的，下面具體看一個例子：一臺名為Versys®Kiyo45™的蝕刻機於10-15年前發布，它是半導體領域的不朽之作。它的設計初衷是為矽晶圓進行反應離子刻蝕(RIE)(也被簡稱為等離子刻蝕)，可以迅速去除矽，以滿足大批量生產晶片的嚴格要求。當200毫米直徑的晶圓片還在生產，同時300毫米直徑的晶圓片開始生產時，它就登上了歷史舞臺——也就是說它有能力運行於兩種不同的晶圓尺寸。

多年來，這些機器一直運行良好，儘管隨著需求的收緊，升級版本用來為更新的矽節點服務。但是老版本並未被淘汰，仍在為建立在成熟技術節點上的晶片持續供應而服務。

面臨的挑戰

RIE在去除材料方面非常有效，但是在工藝的最後，晶圓片的表面被改變，薄的表層不再是晶體。考慮到這一點，一位客戶提出了一個新問題：他們需要刻蝕用於製造高電子遷移率電晶體(HEMTs)的晶圓片，以用於新的電力設備應用；而且他們需要能夠在比傳統RIE造成的傷害小得多的情況下做到這一點。但有一個問題：這些晶圓片不僅僅是矽做的，它們由矽製成，但在200毫米晶圓上有氮化鎵或氮化鎵鋁外延。

當時沒有任何設備可以滿足這種需求，較新的機器只專注於300毫米晶圓片，而非矽晶圓片被認為不是主流的一部分。所以，對於這些氮化鎵晶圓並沒有明顯的解決方案。

解決方案：採用經過驗證的設備

我們看了一下Kiyo45，這是最後一臺使用200毫米晶圓片的蝕刻機，看看是否有辦法讓它適應這些新的晶圓片。設備的最初設計者從來沒有預見到這種特殊用途，問題是，設計上是否有足夠的靈活性來處理這個新任務？

遷移到一種新的材料可能意味著新的腐蝕氣體，不同的時間，不同的功率級別，甚至可能改變工作時序。這些變化的範圍有多大，部分取決於機器的物理設計：它能承受不同的氣體嗎？所有的物理連接是否兼容？它還取決於工作流程是如何實現的。軟體承擔的工作越多，可用的控制點就越多，就越有可能讓機器做一些全新的事情。

我們發現我們可以在舊的機器上實現這個新的氮化鎵任務，通過實現低損傷過程，利用優化的端點檢測，得到一個光滑的氮化鎵蝕刻表面。

Kiyo45的新生

Kiyo45雖然曾經被認為是「較老」的機器，可現在正在為廣闊的新市場提供新的、前沿的晶圓片。除了電力電子，它還為圖像傳感器、微機電系統、射頻電路和其他新領域開闢了機會。它在這些市場中扮演的特殊角色是蝕刻門、製造溝槽和墊片、提供蝕刻背面、打開硬掩模以及其他各種任務。

這是一個不斷創新的例子，在創造全新的產品之前，先嘗試利用現有的產品。人們很容易陷入這樣一種預期，即老式設備必須淘汰。如果用一種全新的、創造性的眼光來看，可能會有全新的機會讓舊設備發揮新的作用。

原文連結：https://blog.lamresearch.com/a-new-life-for-older-equipment/

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