Salve. Mi chiamo Guy Burstein e sono un ingegnere di ricerca e sviluppo presso SCD, nel gruppo di sviluppo di processo. In SCD siamo specializzati nella produzione di rilevatori a infrarossi e una delle fasi più importanti del nostro processo produttivo è l'incisione ionica reattiva, o RIE in breve.
Nella RIE, sono molti i parametri che possono potenzialmente influenzare le prestazioni dei nostri dispositivi, come ICP e potenza RF, temperatura, tempo di incisione e molti altri. Una delle caratteristiche importanti dei rilevatori a infrarossi è la corrente di buio.
In questo lavoro, ci siamo concentrati sull'ottimizzazione dei parametri RIE per ridurre la corrente di buio e migliorare le prestazioni. Il nostro processo RIE prevede due fasi. Grazie alle nostre conoscenze ed esperienze, abbiamo ridotto il DOE in due fattori, ovvero i tempi di incisione di Fase 1 e Fase 2. Il DOE è stato limitato a nove wafer e ci è stato anche chiesto di testare la risposta non lineare.
Abbiamo iniziato creando uno spazio di progettazione nella piattaforma di progettazione DOE personalizzata di JMP e poi lo abbiamo modificato manualmente per adattarlo alle nostre esigenze.
Possiamo osservare che con i due fattori continui e i tre livelli, ci sono esperimenti con livelli alti e bassi dei fattori e la loro combinazione agli angoli. Ci sono quattro punti medi e un punto centrale.
Tuttavia, sappiamo che se la Fase 1 è troppo breve e la seconda fase è troppo lunga, c'è un'alta probabilità di aumento della corrente oscura. Abbiamo deciso di prendere questo esperimento nell'angolo in alto a sinistra e di usarlo per un altro punto centrale.
Per quanto riguarda le risposte, abbiamo creato dispositivi di prova dai nostri wafer. Quindi abbiamo misurato la loro corrente di buio e siamo stati in grado di produrre curve IV che descrivono ciascun dispositivo di prova. Qui siamo interessati al valore della corrente di buio nella regione stabile, chiamata plateau. In questa regione, la corrente di buio non cambia in modo significativo. Il nostro obiettivo è ottenere il valore più basso per la corrente di buio in questo plateau e il plateau più lungo possibile.
Dopo aver completato il DOE, abbiamo pianificato una fase di convalida in cui avremmo avuto tre wafer con cui avremmo potuto creare veri e propri rilevatori a infrarossi con le migliori condizioni che avremmo trovato dal DOE.
Abbiamo iniziato a condurre gli esperimenti e, man mano che ottenevamo i primi risultati, abbiamo visto che negli esperimenti con 15 minuti della seconda fase, la corrente oscura era significativamente più alta rispetto agli esperimenti con 10 minuti.
A questo punto, abbiamo deciso di esplorare l'intervallo inferiore di tempo di incisione piuttosto che continuare con il nostro piano originale, con gli esperimenti da 20 minuti. Possiamo vedere qui come il nostro spazio di progettazione si è evoluto con nuove informazioni. Abbiamo continuato a condurre esperimenti e ottenere più risultati e, a questo punto, abbiamo potuto vedere come ogni fattore influenza le nostre risposte.
Possiamo vedere che per la prima fase c'è un momento ottimale in cui il plateau è più lungo. Ma per la seconda fase, riducendo il tempo di incisione, possiamo vedere che la corrente oscura continua a diminuire.
Tuttavia, non possiamo eliminare completamente questa fase, quindi abbiamo dovuto riflettere più a fondo su come questa fase di incisione influenzi la corrente oscura. Siamo giunti alla conclusione che dovevamo modificare la natura della nostra incisione.
Nella RIE, ci sono due componenti che si presentano contemporaneamente. Ma variando i parametri e regolandoli, è possibile spostare l'incisione verso l'una o l'altra. C'è una componente di incisione chimica in cui i radicali del plasma raggiungono il substrato. Reagiscono sulla superficie e quindi i prodotti vengono evaporati ed evacuati dalla camera. Mentre nella componente fisica, ci sono ioni che accelerano verso il substrato e, con questo bombardamento, fanno progredire l'incisione.
Nel nostro caso, abbiamo quindi deciso di concentrarci maggiormente sull'incisione fisica piuttosto che sulla componente chimica. A questo punto, ci era rimasto un altro wafer del DOE e lo abbiamo utilizzato per creare un dispositivo di prova in quelle condizioni. In effetti, abbiamo ottenuto i risultati migliori dell'intero DOE in questo dispositivo di prova.
Passando alla fase di validazione. Per la prima fase, abbiamo deciso di utilizzare il tempo ottimale che avevamo trovato per la prima fase. Ma per la seconda fase, abbiamo utilizzato tre wafer: uno da 10 minuti, il secondo da 5 minuti e il terzo con le nuove condizioni, ovvero l'incisione più fisica. Possiamo vedere qui come la riduzione del tempo di incisione per la seconda fase riduca la corrente di buio. Ma con le nuove condizioni, ovvero l'incisione più fisica, possiamo vedere come la corrente di buio diminuisca ulteriormente.
In conclusione, abbiamo visto in questo lavoro che l'esperienza e la conoscenza ingegneristica sono molto importanti per scegliere i fattori corretti e i relativi livelli per il DOE. Abbiamo visto che è necessario essere aperti e disposti a modificare il proprio piano man mano che arrivano nuove informazioni. Abbiamo visto che il DOE è uno strumento potente non solo per l'ottimizzazione dei processi, ma anche per aumentare le conoscenze e acquisire una maggiore comprensione dei processi. Infine, l'obiettivo di qualsiasi DOE o esperimento dovrebbe essere quello di acquisire una maggiore comprensione piuttosto che limitarsi ad adattare i dati a un grafico.
Vorrei ringraziare i miei colleghi per avermi aiutato a condurre questi esperimenti e la SCD per avermi permesso di presentare questo lavoro. Per qualsiasi domanda, sarò lieto di incontrarvi alla conferenza. Grazie.
