最後更新:2026年10月8日蝕刻蝕刻中國大陸:自偏压

自偏壓(Vdc)是什麼

Self-bias (DC Self-bias)

自偏壓是以射頻功率產生電漿時,在電極或晶圓上自然產生的負直流電壓(Vdc)。由於輕的電子與重的離子移動難易度不同,經由阻隔電容連接的電極會累積負電荷而產生。它決定入射晶圓的離子能量,影響RIE的非等向性與損傷。

目錄5 項
  1. 定義與原理
  2. 常見問題
  3. 相關企業
  4. 相關用語
  5. 比較文章

定義與原理

自偏壓是指施加射頻(RF)功率產生電漿時,在電極或晶圓上自然產生的負直流電壓,其值以Vdc(直流偏壓)表示。即使不從外部施加直流電壓,射頻電極上也會產生負電位,使電漿中的正離子朝電極上的晶圓加速。

產生自偏壓的原因,在於電子與離子的移動難易度差異很大。射頻電極是經由不讓直流通過的電容(阻隔電容,blocking capacitor)連接到電源。在射頻的1個週期中,電極為正的短暫時間內有大量輕的電子流入,為負的時間內只有少量重的離子流入。在電流進出達到平衡之前,電極會持續累積負電荷,平均而言產生負的直流電位。此外,在平行板型(CCP)中,面積較小的電極會產生較大的自偏壓,因此會使承載晶圓的電極比接地的腔體壁小,讓離子有效率地撞擊晶圓。

入射晶圓的離子能量,大致由電漿電位與自偏壓的差決定,影響反應性離子蝕刻(RIE)的非等向性、蝕刻速率,以及對底層的損傷。在平行板型中,提高射頻功率會使電漿密度與自偏壓同時改變;但在感應耦合型(ICP)等設備中,將產生電漿的電源與晶圓側的偏壓電源分開,就能獨立控制電漿密度與離子能量。Vdc在設備中持續受到監控,其數值變化也可作為了解腔體內壁狀態與零組件消耗的線索。

自偏壓(Vdc)的常見問題

自偏壓為什麼是負的?
電子比離子輕得多,會在射頻電極為正的短暫時間內大量流入。電極經由電容與電源相連、直流無法流通,因此在電子與離子的進出達到平衡前,電極會累積負電荷,平均而言成為負的直流電位。
ICP為什麼要另外設置偏壓電源?
在平行板型中,提高射頻功率會使電漿密度與自偏壓(離子能量)同時改變,無法獨立調整。ICP以線圈產生電漿,並在晶圓側連接另一個偏壓電源,就能分別控制密度與離子能量。

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