干法制程中的辉光放电

在芯片制程中，几乎所有的干法制程，如PVD，CVD,干法刻蚀等，都逃不过辉光放电现象。辉光放电，是一种在低压下电离气体的过程，它在半导体制程中的许多重要步骤中有着核心作用。那您知道什么是“启辉”吗？为什么会辉光放电吗？那我们就带着问题来解答。

什么是“启辉”？

干法制程会通入反应气体，并被施加一定的高频电压。当施加在低压气体上的电压超过其击穿电压时，气体中的原子或分子将被电离，形成正离子和电子。电子在电场的作用下加速，并与其他气体分子碰撞，产生更多的离子和电子，就会形成辉光放电等离子体。浸没在辉光放电等离子体中的晶圆受到电子和离子的轰击，导致表面原子的重新排列和溅射。

当开始形成等离子体时，我们从机台外面可以看到工艺腔室中泛起了五颜六色的光晕，这个时候我们就会说“启辉”了。

启辉的颜色？

启辉放电产生的光谱和颜色主要取决于放电气体的种类和压力，以及放电的电压。每种元素和分子都有其特定的能级，当电子从高能级跃至低能级时，会发出特定波长的光。这就是为什么不同的气体会产生不同颜色的辉光。例如，氩气则通常会发出淡紫色的光，氮气放电会形成粉紫色光。

气体的压力和浓度也会影响放电颜色。高压会导致更多的分子参与电离，放电颜色会更加亮丽。而在较低的压力下，由于电子和气体分子的碰撞几率降低，所产生的光辉会变得暗淡。电压的大小会影响电子的能量，从而影响放电的颜色。如果电压提高，电子的能量也会提高，电离的能级可能会变得更高，从而改变发出光的颜色。

干法机台如何利用启辉效应

在半导体制程中，一般用光谱分析来监控和分析辉光放电效应。光谱分析能够提供大量有关等离子体状态的信息，如离子和中性粒子的种类，粒子密度和能量等。些信息对于理解和优化启辉放电过程，调整工艺参数，以及保证工艺的重复性和稳定性是非常重要的。例如，光谱分析可以用于确定放电气体的种类和比例，监控化学反应的进行，以及检测可能存在的杂质等。

另外，光谱分析还可以用于监控设备的状态。通过分析放电过程中的光谱变化，可以发现设备的故障，从而及时进行维护和修理，保证设备的稳定运行。

一般来说，采用光谱分析的设备和工艺会比较复杂，需要较高的投入和运行成本。但在对工艺控制要求高的场合，例如在先进的半导体制程中，这种投入是非常必要的。