Erkən yaş aşındırma təmizləmə və ya külləmə proseslərinin inkişafına təkan vermişdir. Bu gün plazma istifadə edərək quru aşındırma əsas axına çevrilmişdir.aşındırma prosesiPlazma elektronlardan, kationlardan və radikallardan ibarətdir. Plazmaya tətbiq olunan enerji, neytral vəziyyətdə olan mənbə qazının ən xarici elektronlarının soyulmasına və bununla da bu elektronların kationlara çevrilməsinə səbəb olur.
Bundan əlavə, molekullardakı qeyri-kamil atomlar elektrik cəhətdən neytral radikallar əmələ gətirmək üçün enerji tətbiq etməklə aradan qaldırıla bilər. Quru aşındırmada plazmanı təşkil edən kationlar və radikallar istifadə olunur, burada kationlar anizotrop (müəyyən istiqamətdə aşındırma üçün uyğundur) və radikallar izotropdur (bütün istiqamətlərdə aşındırma üçün uyğundur). Radikalların sayı kationların sayından xeyli çoxdur. Bu halda, quru aşındırma yaş aşındırma kimi izotrop olmalıdır.
Lakin, ultra miniatürləşdirilmiş dövrələri mümkün edən quru aşındırmanın anizotrop aşındırmasıdır. Bunun səbəbi nədir? Bundan əlavə, kationların və radikalların aşındırma sürəti çox yavaşdır. Bəs bu çatışmazlıq qarşısında plazma aşındırma metodlarını kütləvi istehsala necə tətbiq edə bilərik?
1. Aspekt nisbəti (A/R)
Şəkil 1. Aspekt nisbəti anlayışı və texnoloji tərəqqinin ona təsiri
Aspekt Nisbəti üfüqi eninin şaquli hündürlüyə nisbətidir (yəni, hündürlüyün eninə bölünməsi). Dövrənin kritik ölçüsü (CD) nə qədər kiçik olarsa, aspekt nisbəti dəyəri də bir o qədər böyükdür. Yəni, aspekt nisbəti dəyəri 10 və eni 10 nm olarsa, aşındırma prosesi zamanı qazılan dəliyin hündürlüyü 100 nm olmalıdır. Buna görə də, ultra miniatürləşmə (2D) və ya yüksək sıxlıq (3D) tələb edən yeni nəsil məhsullar üçün aşındırma zamanı kationların alt təbəqəyə nüfuz etməsini təmin etmək üçün son dərəcə yüksək aspekt nisbəti dəyərləri tələb olunur.
2D məhsullarında 10nm-dən az kritik ölçüyə malik ultra-miniatürləşdirmə texnologiyasına nail olmaq üçün dinamik təsadüfi giriş yaddaşının (DRAM) kondensator aspekt nisbəti dəyəri 100-dən yuxarı saxlanılmalıdır. Eynilə, 3D NAND fləş yaddaş da 256 və ya daha çox təbəqə hüceyrə yığma təbəqəsini yığmaq üçün daha yüksək aspekt nisbəti dəyərləri tələb edir. Digər proseslər üçün tələb olunan şərtlər yerinə yetirilsə belə, tələb olunan məhsullar istehsal edilə bilməz, əgəraşındırma prosesistandartlara cavab vermir. Buna görə də aşındırma texnologiyası getdikcə daha vacib hala gəlir.
2. Plazma aşındırmaya ümumi baxış
Şəkil 2. Plazma mənbə qazının təbəqə növünə görə təyini
Boş boru istifadə edildikdə, borunun diametri nə qədər dar olarsa, mayenin daxil olması bir o qədər asan olar ki, bu da kapilyar fenomen adlanır. Lakin, açıq sahədə bir deşik (qapalı uc) qazılacaqsa, mayenin daxil olması olduqca çətinləşir. Buna görə də, 1970-ci illərin ortalarında dövrənin kritik ölçüsü 3mkm-dən 5mk-ə qədər olduğundan, quruaşındırmatədricən əsas axın kimi yaş aşındırmanı əvəz etmişdir. Yəni, ionlaşmış olsa da, dərin dəliklərə nüfuz etmək daha asandır, çünki tək bir molekulun həcmi üzvi polimer məhlulu molekulunun həcmindən kiçikdir.
Plazma aşındırma zamanı aşındırma üçün istifadə olunan emal kamerasının içi müvafiq təbəqəyə uyğun plazma mənbə qazını vurmazdan əvvəl vakuum vəziyyətinə gətirilməlidir. Bərk oksid təbəqələri aşındırılarkən daha güclü karbon flüorid əsaslı mənbə qazlarından istifadə edilməlidir. Nisbətən zəif silikon və ya metal təbəqələr üçün xlor əsaslı plazma mənbə qazlarından istifadə edilməlidir.
Bəs qapı təbəqəsi və altındakı silikon dioksid (SiO2) izolyasiya təbəqəsi necə aşındırılmalıdır?
Əvvəlcə, qapı təbəqəsi üçün silikon polisilikon aşındırma selektivliyinə malik xlor əsaslı plazma (silikon + xlor) istifadə edilərək çıxarılmalıdır. Alt izolyasiya təbəqəsi üçün silikon dioksid təbəqəsi daha güclü aşındırma selektivliyinə və effektivliyinə malik karbon flüorid əsaslı plazma mənbə qazı (silikon dioksid + karbon tetraflüorid) istifadə edilərək iki mərhələdə aşındırılmalıdır.
3. Reaktiv ion aşındırma (RIE və ya fiziki-kimyəvi aşındırma) prosesi
Şəkil 3. Reaktiv ion aşındırmasının üstünlükləri (anizotropiya və yüksək aşındırma sürəti)
Plazma həm izotrop sərbəst radikalları, həm də anizotrop kationları ehtiva edir, bəs o, anizotrop aşınmanı necə həyata keçirir?
Plazma quru aşındırma əsasən reaktiv ion aşındırma (RIE, Reactive Ion Etching) və ya bu üsula əsaslanan tətbiqlər vasitəsilə həyata keçirilir. RIE metodunun əsas məqsədi aşındırma sahəsinə anizotrop kationlarla hücum edərək filmdəki hədəf molekulları arasındakı bağlayıcı qüvvəni zəiflətməkdir. Zəifləmiş sahə sərbəst radikallar tərəfindən udulur, təbəqəni təşkil edən hissəciklərlə birləşir, qaza (uçucu birləşmə) çevrilir və sərbəst buraxılır.
Sərbəst radikallar izotrop xüsusiyyətlərə malik olsa da, alt səthi təşkil edən (bağlama qüvvəsi kationların hücumu ilə zəiflədilən) molekullar güclü bağlama qüvvəsinə malik yan divarlara nisbətən sərbəst radikallar tərəfindən daha asan tutulur və yeni birləşmələrə çevrilir. Buna görə də, aşağıya doğru aşınma əsas axına çevrilir. Tutulan hissəciklər vakuumun təsiri altında səthdən desorbsiya olunaraq sərbəst radikallarla qaz halına gəlir.
Bu zaman fiziki təsirlə əldə edilən kationlar və kimyəvi təsirlə əldə edilən sərbəst radikallar fiziki və kimyəvi aşındırma üçün birləşdirilir və aşındırma sürəti (Oyma Sürəti, müəyyən bir müddət ərzində aşındırma dərəcəsi) yalnız kation aşındırma və ya sərbəst radikal aşındırma ilə müqayisədə 10 dəfə artır. Bu üsul yalnız anizotrop aşağı aşındırmanın aşındırma sürətini artırmaqla yanaşı, aşındırmadan sonra polimer qalığı problemini də həll edə bilər. Bu üsul reaktiv ion aşındırması (RIE) adlanır. RIE aşındırmasının uğurunun açarı filmi aşındırmaq üçün uyğun plazma mənbəli qaz tapmaqdır. Qeyd: Plazma aşındırması RIE aşındırmasıdır və ikisi eyni anlayış kimi qəbul edilə bilər.
4. Aşındırma Sürəti və Əsas Performans İndeksi
Şəkil 4. Aşınma dərəcəsi ilə əlaqəli əsas aşınma performans indeksi
Aşınma sürəti bir dəqiqədə əldə edilməsi gözlənilən təbəqənin dərinliyini ifadə edir. Bəs aşınma sürətinin tək bir lövhədə hissədən hissəyə dəyişməsi nə deməkdir?
Bu o deməkdir ki, lövhədə aşınma dərinliyi hissə-hissə dəyişir. Bu səbəbdən, aşınmanın dayanacağı son nöqtəni (EOP) təyin etmək üçün orta aşınma sürətini və aşınma dərinliyini nəzərə almaq çox vacibdir. EOP təyin olunsa belə, aşınma dərinliyinin əvvəlcə planlaşdırıldığından daha dərin (həddindən artıq aşınma) və ya daha dayaz (az aşınma) olduğu bəzi sahələr hələ də mövcuddur. Bununla belə, aşınma zamanı az aşınma həddindən artıq aşınmaya nisbətən daha çox zərər verir. Çünki az aşınma halında, az aşınma hissəsi sonrakı proseslərə, məsələn, ion implantasiyasına mane olacaq.
Bu arada, selektivlik (aşınma sürəti ilə ölçülür) aşınma prosesinin əsas göstəricisidir. Ölçmə standartı maska təbəqəsinin (fotorezist təbəqəsi, oksid təbəqəsi, silikon nitrid təbəqəsi və s.) və hədəf təbəqəsinin aşınma sürətinin müqayisəsinə əsaslanır. Bu o deməkdir ki, selektivlik nə qədər yüksəkdirsə, hədəf təbəqəsi bir o qədər tez aşınır. Miniatürləşmə səviyyəsi nə qədər yüksəkdirsə, incə naxışların mükəmməl şəkildə təqdim olunmasını təmin etmək üçün selektivlik tələbi bir o qədər yüksəkdir. Aşınma istiqaməti düz olduğundan, kation aşınmasının selektivliyi aşağı, radikal aşınmanın selektivliyi isə yüksəkdir ki, bu da RIE-nin selektivliyini artırır.
5. Aşındırma prosesi
Şəkil 5. Oyma prosesi
Əvvəlcə lövhə 800 ilə 1000℃ arasında temperaturda saxlanılan oksidləşmə sobasına yerləşdirilir və sonra lövhənin səthində quru üsulla yüksək izolyasiya xüsusiyyətlərinə malik silikon dioksid (SiO2) təbəqəsi əmələ gəlir. Daha sonra, kimyəvi buxar çökdürmə (CVD)/fiziki buxar çökdürmə (PVD) yolu ilə oksid təbəqəsində silikon təbəqəsi və ya keçirici təbəqə yaratmaq üçün çökdürmə prosesi daxil edilir. Əgər silikon təbəqəsi əmələ gələrsə, zəruri hallarda keçiriciliyi artırmaq üçün aşqar diffuziya prosesi həyata keçirilə bilər. Aşqar diffuziya prosesi zamanı çox vaxt dəfələrlə birdən çox aşqar əlavə olunur.
Bu zaman, aşındırma üçün izolyasiya təbəqəsi və polisilikon təbəqəsi birləşdirilməlidir. Əvvəlcə fotorezist istifadə olunur. Daha sonra, fotorezist plyonkasına maska qoyulur və fotorezist plyonkasına istədiyiniz naxışı (çılpaq gözlə görünməz) basdırmaq üçün batırma yolu ilə yaş ekspozisiya aparılır. Naxış konturu inkişaf yolu ilə aşkar edildikdə, fotohəssas sahədəki fotorezist çıxarılır. Daha sonra, fotolitoqrafiya prosesi ilə işlənmiş lövhə quru aşındırma üçün aşındırma prosesinə keçirilir.
Quru aşındırma əsasən reaktiv ion aşındırma (RIE) ilə həyata keçirilir ki, bu zaman aşındırma əsasən hər bir təbəqə üçün uyğun mənbə qazının dəyişdirilməsi ilə təkrarlanır. Həm quru aşındırma, həm də yaş aşındırma aşındırmanın aspekt nisbətini (A/R dəyəri) artırmağı hədəfləyir. Bundan əlavə, çuxurun dibində (aşındırma nəticəsində əmələ gələn boşluq) yığılmış polimeri təmizləmək üçün müntəzəm təmizləmə tələb olunur. Əhəmiyyətli məqam odur ki, bütün dəyişənlər (məsələn, materiallar, mənbə qazı, vaxt, forma və ardıcıllıq) təmizləyici məhlulun və ya plazma mənbə qazının xəndəyin dibinə axmasını təmin etmək üçün üzvi şəkildə tənzimlənməlidir. Dəyişəndəki kiçik bir dəyişiklik digər dəyişənlərin yenidən hesablanmasını tələb edir və bu yenidən hesablama prosesi hər mərhələnin məqsədinə cavab verənə qədər təkrarlanır. Son zamanlar atom təbəqəsinin çökməsi (ALD) təbəqələri kimi monoatom təbəqələr daha incə və sərtləşib. Buna görə də, aşındırma texnologiyası aşağı temperatur və təzyiqlərin istifadəsinə doğru irəliləyir. Aşındırma prosesi incə naxışlar yaratmaq və aşındırma prosesinin yaratdığı problemlərin, xüsusən də aşındırmanın az olması və qalıqların çıxarılması ilə bağlı problemlərin qarşısını almaq üçün kritik ölçünü (CD) idarə etməyi hədəfləyir. Oyma ilə bağlı yuxarıdakı iki məqalə oxuculara oyma prosesinin məqsədini, yuxarıdakı məqsədlərə çatmaqda olan maneələri və bu cür maneələri aradan qaldırmaq üçün istifadə olunan performans göstəricilərini anlamağa kömək etmək məqsədi daşıyır.
Yazı vaxtı: 10 sentyabr 2024