Ранняе вільготнае травленне спрыяла развіццю працэсаў ачысткі або апёку. Сёння сухое травленне з выкарыстаннем плазмы стала асноўным метадам.працэс травленняПлазма складаецца з электронаў, катыёнаў і радыкалаў. Энергія, якая падаецца на плазму, прыводзіць да адрыву крайніх электронаў зыходнага газу ў нейтральным стане, тым самым пераўтвараючы гэтыя электроны ў катыёны.
Акрамя таго, недасканалыя атамы ў малекулах можна выдаліць, прыклаўшы энергію, для ўтварэння электрычна нейтральных радыкалаў. Сухое травленне выкарыстоўвае катыёны і радыкалы, якія ўтвараюць плазму, дзе катыёны анізатропныя (прыдатныя для травлення ў пэўным кірунку), а радыкалы ізатропныя (прыдатныя для травлення ва ўсіх напрамках). Колькасць радыкалаў значна большая за колькасць катыёнаў. У гэтым выпадку сухое травленне павінна быць ізатропным, як і мокрае травленне.
Аднак менавіта анізатропнае травленне сухога травлення робіць магчымымі стварэнне ультрамініяцюрных схем. У чым прычына гэтага? Акрамя таго, хуткасць травлення катыёнаў і радыкалаў вельмі нізкая. Дык як жа мы можам прымяніць метады плазменнага травлення для масавай вытворчасці, маючы на ўвазе гэты недахоп?
1. Суадносіны бакоў (A/R)
Малюнак 1. Паняцце суадносін бакоў і ўплыў на яго тэхналагічнага прагрэсу
Суадносіны бакоў — гэта суадносіны гарызантальнай шырыні да вертыкальнай вышыні (г.зн. вышыня, падзеленая на шырыню). Чым меншы крытычны памер (CD) схемы, тым большае значэнне суадносін бакоў. Гэта значыць, калі выказаць здагадку, што значэнне суадносін бакоў роўна 10, а шырыня — 10 нм, вышыня адтуліны, прасвідраванай падчас працэсу травлення, павінна складаць 100 нм. Такім чынам, для прадуктаў наступнага пакалення, якія патрабуюць ультрамініяцюрызацыі (2D) або высокай шчыльнасці (3D), неабходныя надзвычай высокія значэнні суадносін бакоў, каб забяспечыць пранікненне катыёнаў у ніжнюю плёнку падчас травлення.
Каб дасягнуць тэхналогіі ультрамініяцюрызацыі з крытычнымі памерамі менш за 10 нм у 2D-прадуктах, значэнне суадносін бакоў кандэнсатара дынамічнай памяці з выпадковым доступам (DRAM) павінна падтрымлівацца вышэй за 100. Аналагічна, 3D NAND флэш-памяць таксама патрабуе больш высокіх значэнняў суадносін бакоў для ўкладвання 256 або больш слаёў ячэек. Нават калі выкананы ўмовы, неабходныя для іншых працэсаў, неабходныя прадукты не могуць быць выраблены, калі...працэс травленняне адпавядае стандартам. Вось чаму тэхналогія травлення становіцца ўсё больш важнай.
2. Агляд плазменнага травлення
Малюнак 2. Вызначэнне газу-крыніцы плазмы ў залежнасці ад тыпу плёнкі
Пры выкарыстанні полай трубы, чым меншы дыяметр трубы, тым лягчэй вадкасці трапляе ўнутр, што з'яўляецца так званай капілярнай з'явай. Аднак, калі ў адкрытай зоне трэба прасвідраваць адтуліну (закрыты канец), падача вадкасці становіцца даволі складанай. Таму, паколькі крытычны памер контуру ў сярэдзіне 1970-х гадоў складаў ад 3 мкм да 5 мкм, сухія...травленнепаступова замяніў мокрае травленне як асноўны метад. Гэта значыць, што, нягледзячы на іанізацыю, яно лягчэй пранікае ў глыбокія адтуліны, бо аб'ём адной малекулы меншы, чым аб'ём малекулы раствора арганічнага палімера.
Падчас плазменнага травлення ўнутраная частка працоўнай камеры, якая выкарыстоўваецца для травлення, павінна быць разакуміравана перад увядзеннем плазменнага газу, прыдатнага для адпаведнага пласта. Пры травленні плёнак цвёрдых аксідаў варта выкарыстоўваць больш моцныя плазменныя газы на аснове фторыду вугляроду. Для адносна слабых плёнак крэмнію або металу варта выкарыстоўваць плазменныя газы на аснове хлору.
Дык як жа трэба пратраўляць затворны слой і ізаляцыйны слой з дыяксіду крэмнію (SiO2), які ляжыць пад ім?
Спачатку, для варотнага пласта крэмній трэба выдаліць з дапамогай плазмы на аснове хлору (крэмній + хлор) з селектыўнасцю травлення полікрэмнію. Для ніжняга ізаляцыйнага пласта плёнку дыяксіду крэмнію трэба пратравіць у два этапы з дапамогай газа-крыніцы плазмы на аснове фтарыду вугляроду (дыяксід крэмнію + тэтрафтарыд вугляроду) з больш высокай селектыўнасцю і эфектыўнасцю травлення.
3. Працэс рэактыўнага іённага травлення (RIE або фізіка-хімічнае травленне)
Малюнак 3. Перавагі рэактыўнага іённага травлення (анізатрапія і высокая хуткасць травлення)
Плазма змяшчае як ізатропныя свабодныя радыкалы, так і анізатропныя катыёны, дык як жа яна выконвае анізатропнае травленне?
Плазменнае сухое травленне ў асноўным выконваецца метадам рэактыўнага іённага травлення (RIE, Reactive Ion Etching) або ўтылізацыямі, заснаванымі на гэтым метадзе. Асноўная мэта RIE заключаецца ў аслабленні сілы сувязі паміж малекуламі-мішэнямі ў плёнцы шляхам уздзеяння анізатропных катыёнаў на вобласць травлення. Аслабленая вобласць паглынаецца свабоднымі радыкаламі, злучаецца з часціцамі, якія складаюць пласт, ператвараецца ў газ (лятучае злучэнне) і вызваляецца.
Нягледзячы на тое, што свабодныя радыкалы валодаюць ізатропнымі ўласцівасцямі, малекулы, якія складаюць ніжнюю паверхню (сіла звязвання якіх аслаблена атакай катыёнаў), лягчэй захопліваюцца свабоднымі радыкаламі і пераўтвараюцца ў новыя злучэнні, чым бакавыя сценкі з моцнай сілай звязвання. Таму травленне ўніз становіцца асноўным працэсам. Захопленыя часціцы ператвараюцца ў газ са свабоднымі радыкаламі, якія дэсарбуюцца і вызваляюцца з паверхні пад дзеяннем вакууму.
У гэты час катыёны, атрыманыя фізічным уздзеяннем, і свабодныя радыкалы, атрыманыя хімічным уздзеяннем, спалучаюцца для фізічнага і хімічнага травлення, і хуткасць травлення (хуткасць травлення, ступень травлення за пэўны перыяд часу) павялічваецца ў 10 разоў у параўнанні з выпадкам толькі катыённага травлення або травлення свабоднымі радыкаламі. Гэты метад можа не толькі павялічыць хуткасць травлення анізатропнага травлення ўніз, але і вырашыць праблему рэшткаў палімера пасля травлення. Гэты метад называецца рэактыўным іённым травленнем (RIE). Ключом да поспеху RIE-траўлення з'яўляецца пошук плазменнага газу, прыдатнага для травлення плёнкі. Заўвага: Плазменнае травленне - гэта RIE-траўленне, і гэтыя два паняцці можна разглядаць як адно і тое ж.
4. Хуткасць травлення і індэкс прадукцыйнасці стрыжня
Малюнак 4. Індэкс эфектыўнасці травлення ядра ў залежнасці ад хуткасці травлення
Хуткасць травлення адносіцца да глыбіні плёнкі, якая, як чакаецца, будзе дасягнута за адну хвіліну. Дык што ж азначае, што хуткасць травлення адрозніваецца ад дэталі да дэталі на адной пласціне?
Гэта азначае, што глыбіня травлення адрозніваецца ад дэталі да дэталі на пласціне. Па гэтай прычыне вельмі важна ўсталяваць канчатковую кропку (EOP), дзе травленне павінна спыніцца, улічваючы сярэднюю хуткасць травлення і глыбіню травлення. Нават калі EOP усталяваны, усё роўна застануцца некаторыя зоны, дзе глыбіня травлення глыбейшая (ператраўленне) або павярхоўная (недатраўленне), чым першапачаткова планавалася. Аднак недастатковае травленне прычыняе больш пашкоджанняў, чым празмернае травленне падчас травлення. Таму што ў выпадку недастатковага травлення недастатковае травленне дэталі будзе перашкаджаць наступным працэсам, такім як іённая імплантацыя.
Тым часам селектыўнасць (вымяраемая хуткасцю травлення) з'яўляецца ключавым паказчыкам эфектыўнасці працэсу травлення. Стандарт вымярэння заснаваны на параўнанні хуткасці травлення маскавальнага пласта (фотарэзістнай плёнкі, аксіднай плёнкі, плёнкі нітрыду крэмнію і г.д.) і мэтавага пласта. Гэта азначае, што чым вышэй селектыўнасць, тым хутчэй травіцца мэтавы пласт. Чым вышэй узровень мініяцюрызацыі, тым вышэй патрабаванні да селектыўнасці, каб забяспечыць ідэальнае прадстаўленне дробных малюнкаў. Паколькі кірунак травлення прамы, селектыўнасць катыённага травлення нізкая, а селектыўнасць радыкальнага травлення высокая, што паляпшае селектыўнасць радыкальнага травлення.
5. Працэс травлення
Малюнак 5. Працэс травлення
Спачатку пласціну змяшчаюць у акісляльную печ з тэмпературай, якая падтрымліваецца ў межах ад 800 да 1000℃, а затым на паверхні пласціны сухім метадам фарміруецца плёнка дыяксіду крэмнію (SiO2) з высокімі ізаляцыйнымі ўласцівасцямі. Далей пачынаецца працэс нанясення пласта крэмнію або праводнага пласта на аксідную плёнку метадам хімічнага асаджэння з паравой фазы (CVD)/фізічнага асаджэння з паравой фазы (PVD). Калі пласт крэмнію ўтвараецца, пры неабходнасці можна правесці працэс дыфузіі прымешак для павышэння праводнасці. Падчас працэсу дыфузіі прымешак часта неаднаразова дадаюцца некалькі прымешак.
У гэты час ізаляцыйны пласт і пласт полікрэмнію павінны быць аб'яднаны для травлення. Спачатку выкарыстоўваецца фотарэзіст. Пасля гэтага на плёнку фотарэзіста накладваецца маска, і праводзіцца вільготная экспазіцыя шляхам апускання, каб аддрукаваць патрэбны малюнак (нябачны няўзброеным вокам) на плёнцы фотарэзіста. Калі контур малюнка выяўляецца пры праяўленні, фотарэзіст у фотаадчувальнай зоне выдаляецца. Затым пласціна, апрацаваная працэсам фоталітаграфіі, перадаецца ў працэс травлення для сухога травлення.
Сухое травленне ў асноўным праводзіцца метадам рэактыўнага іённага травлення (RIE), пры якім травленне паўтараецца ў асноўным шляхам замены зыходнага газу, прыдатнага для кожнай плёнкі. Як сухое, так і мокрае травленне накіраваны на павелічэнне суадносін бакоў (значэнне A/R) травлення. Акрамя таго, неабходна рэгулярна чысціць, каб выдаліць палімер, які назапашваецца на дне адтуліны (шчыліна, утвораная ў выніку травлення). Важна тое, што ўсе зменныя (напрыклад, матэрыялы, зыходны газ, час, форма і паслядоўнасць) павінны быць рэгуляваны арганічна, каб забяспечыць, каб ачышчальны раствор або зыходны газ плазмы мог сцякаць да дна траншэі. Невялікая змена зменнай патрабуе пераразліку іншых зменных, і гэты працэс пераразліку паўтараецца, пакуль ён не дасягне мэты кожнага этапу. Апошнім часам монаатамныя пласты, такія як пласты атамнага пласта (ALD), сталі танчэйшымі і цвярдзейшымі. Таму тэхналогія травлення рухаецца ў бок выкарыстання нізкіх тэмператур і ціскаў. Працэс травлення накіраваны на кантроль крытычнага памеру (CD) для стварэння тонкіх малюнкаў і забеспячэння таго, каб пазбегнуць праблем, выкліканых працэсам травлення, асабліва недастатковага травлення і праблем, звязаных з выдаленнем рэшткаў. Два вышэйзгаданыя артыкулы пра травленне маюць на мэце даць чытачам разуменне мэты працэсу травлення, перашкод для дасягнення вышэйзгаданых мэтаў і паказчыкаў эфектыўнасці, якія выкарыстоўваюцца для пераадолення такіх перашкод.
Час публікацыі: 10 верасня 2024 г.