L'incisione umida iniziale hà prumuvutu u sviluppu di prucessi di pulizia o di cenere. Oghje, l'incisione a seccu cù plasma hè diventata a tendenza principale.prucessu di incisioneU plasma hè custituitu d'elettroni, cationi è radicali. L'energia applicata à u plasma face chì l'elettroni più esterni di u gasu surgente in un statu neutru sianu strappati, cunvertendu cusì questi elettroni in cationi.
Inoltre, l'atomi imperfetti in e molecule ponu esse eliminati applicendu energia per furmà radicali elettricamente neutri. L'incisione secca usa cationi è radicali chì custituiscenu u plasma, induve i cationi sò anisotropi (adatti per l'incisione in una certa direzzione) è i radicali sò isotropi (adatti per l'incisione in tutte e direzzione). U numeru di radicali hè assai più grande di u numeru di cationi. In questu casu, l'incisione secca deve esse isotropica cum'è l'incisione umida.
Tuttavia, hè l'incisione anisotropica di l'incisione secca chì rende pussibuli i circuiti ultraminiaturizzati. Chì ghjè a ragione di questu? Inoltre, a velocità di incisione di cationi è radicali hè assai lenta. Allora, cumu pudemu applicà i metudi di incisione à plasma à a pruduzzione di massa di fronte à sta lacuna?
1. Rapportu d'aspettu (A/R)
Figura 1. U cuncettu di rapportu d'aspettu è l'impattu di u prugressu tecnologicu annantu à questu
U rapportu d'aspettu hè u rapportu trà a larghezza orizzontale è l'altezza verticale (vale à dì, l'altezza divisa per a larghezza). Più chjuca hè a dimensione critica (CD) di u circuitu, più grande hè u valore di u rapportu d'aspettu. Vale à dì, assumendu un valore di rapportu d'aspettu di 10 è una larghezza di 10 nm, l'altezza di u foru perforatu durante u prucessu di incisione deve esse 100 nm. Dunque, per i prudutti di prossima generazione chì richiedenu ultra-miniaturizazione (2D) o alta densità (3D), sò richiesti valori di rapportu d'aspettu estremamente alti per assicurà chì i cationi possinu penetrà in u film inferiore durante l'incisione.
Per ottene una tecnulugia di ultra-miniaturizazione cù una dimensione critica inferiore à 10 nm in i prudutti 2D, u valore di u rapportu d'aspettu di u condensatore di a memoria à accessu aleatoriu dinamicu (DRAM) deve esse mantenutu sopra à 100. In listessu modu, a memoria flash NAND 3D richiede ancu valori di rapportu d'aspettu più alti per impilà 256 strati o più di strati di impilamentu di cellule. Ancu s'è e cundizioni richieste per altri prucessi sò soddisfatte, i prudutti richiesti ùn ponu esse prudutti seprucessu di incisioneùn hè micca à l'altezza. Hè per quessa chì a tecnulugia di incisione diventa sempre più impurtante.
2. Panoramica di l'incisione à plasma
Figura 2. Determinazione di u gasu surgente di plasma secondu u tipu di film
Quandu si usa un tubu cavu, più strettu hè u diametru di u tubu, più faciule hè per u liquidu di entre, ciò chì hè u cusì dettu fenomenu capillare. Tuttavia, se un foru (estremità chjusa) deve esse perforatu in a zona esposta, l'entrata di u liquidu diventa abbastanza difficiule. Dunque, postu chì a dimensione critica di u circuitu era da 3 um à 5 um à a mità di l'anni 1970, seccuincisionehà gradualmente rimpiazzatu l'incisione umida cum'è principale. Vale à dì, ancu s'ellu hè ionizatu, hè più faciule di penetrà in i buchi prufondi perchè u vulume di una sola molecula hè più chjucu di quellu di una molecula di suluzione di polimeru organicu.
Durante l'incisione à plasma, l'internu di a camera di trasfurmazione aduprata per l'incisione deve esse aghjustatu à un statu di vacuum prima di iniettà u gasu fonte di plasma adattatu per u stratu pertinente. Quandu si incidenu filmi d'ossidu solidu, si devenu aduprà gasi fonte à basa di fluoruru di carbonu più forti. Per filmi di silicone o metalli relativamente debuli, si devenu aduprà gasi fonte di plasma à basa di cloru.
Dunque, cumu si deve incidere u stratu di porta è u stratu isolante di diossidu di siliciu (SiO2) sottostante?
Prima, per u stratu di porta, u siliciu deve esse eliminatu aduprendu un plasma à basa di cloru (siliciu + cloru) cù selettività di incisione di polisiliciu. Per u stratu isolante inferiore, u film di diossidu di siliciu deve esse incisu in dui passi aduprendu un gasu fonte di plasma à basa di fluoruru di carbonu (diossidu di siliciu + tetrafluoruru di carbonu) cù una selettività è efficacia di incisione più forte.
3. Prucessu di incisione ionica reattiva (RIE o incisione fisico-chimica)
Figura 3. Vantaghji di l'incisione ionica reattiva (anisotropia è alta velocità di incisione)
U plasma cuntene sia radicali liberi isotropichi sia cationi anisotropichi, allora cumu esegue l'incisione anisotropica?
L'incisione secca à plasma hè realizata principalmente per incisione ionica reattiva (RIE, Reactive Ion Etching) o applicazioni basate annantu à questu metudu. U core di u metudu RIE hè di indebulisce a forza di legame trà e molecule bersagliu in u film attaccendu a zona di incisione cù cationi anisotropi. A zona indebulita hè assorbita da i radicali liberi, cumminati cù e particelle chì custituiscenu u stratu, cunvertita in gas (un cumpostu volatile) è liberata.
Ancu s'è i radicali liberi anu caratteristiche isotropiche, e molecule chì custituiscenu a superficia inferiore (a forza di legame di e quali hè indebulita da l'attaccu di i cationi) sò più facilmente catturate da i radicali liberi è cunvertite in novi cumposti chè i muri laterali cù una forte forza di legame. Dunque, l'incisione discendente diventa a corrente principale. E particelle catturate diventanu gas cù radicali liberi, chì sò desorbiti è liberati da a superficia sottu l'azione di u vacuum.
À questu tempu, i cationi ottenuti per azzione fisica è i radicali liberi ottenuti per azzione chimica sò cumminati per l'incisione fisica è chimica, è a velocità di incisione (Etch Rate, u gradu di incisione in un certu periodu di tempu) hè aumentata di 10 volte paragunata à u casu di l'incisione cationica o di l'incisione à radicali liberi solu. Stu metudu pò micca solu aumentà a velocità di incisione di l'incisione anisotropica discendente, ma ancu risolve u prublema di i residui di polimeri dopu l'incisione. Stu metudu hè chjamatu incisione ionica reattiva (RIE). A chjave di u successu di l'incisione RIE hè di truvà un gasu fonte di plasma adattatu per incisione u film. Nota: L'incisione à plasma hè incisione RIE, è i dui ponu esse cunsiderati cum'è u listessu cuncettu.
4. Etch Rate è Core Performance Index
Figura 4. Indice di prestazione di Core Etch in relazione à a velocità di incisione
A velocità di incisione si riferisce à a prufundità di u film chì si prevede di esse raggiunta in un minutu. Chì significa dunque chì a velocità di incisione varia da parte à parte nantu à una sola cialda?
Ciò significa chì a prufundità di incisione varia da parte à parte nantu à u wafer. Per questa ragione, hè assai impurtante di stabilisce u puntu finale (EOP) induve l'incisione deve piantà cunsiderendu a velocità media di incisione è a prufundità di incisione. Ancu s'è l'EOP hè stabilitu, ci sò sempre alcune zone induve a prufundità di incisione hè più prufonda (sovraincisione) o menu prufonda (sottuincisione) di ciò chì era previstu in origine. Tuttavia, a sottoincisione provoca più danni chè a sovraincisione durante l'incisione. Perchè in u casu di sottoincisione, a parte sottoincisa impedirà i prucessi successivi cum'è l'impiantu ionicu.
Intantu, a selettività (misurata da a velocità di incisione) hè un indicatore chjave di u rendimentu di u prucessu di incisione. U standard di misurazione hè basatu annantu à a paragone di a velocità di incisione di u stratu di maschera (film di fotoresist, film d'ossidu, film di nitruro di siliciu, ecc.) è u stratu di destinazione. Questu significa chì più alta hè a selettività, più veloce hè a stratu di destinazione incisa. Più altu hè u livellu di miniaturizazione, più altu hè u requisitu di selettività per assicurà chì i mudelli fini possinu esse presentati perfettamente. Siccomu a direzzione di incisione hè dritta, a selettività di l'incisione cationica hè bassa, mentre chì a selettività di l'incisione radicale hè alta, ciò chì migliora a selettività di RIE.
5. Prucessu d'incisione
Figura 5. Prucessu d'incisione
Prima, a cialda hè piazzata in un fornu d'ossidazione cù una temperatura mantenuta trà 800 è 1000 ℃, è dopu una pellicola di diossidu di siliciu (SiO2) cù alte proprietà d'isolamentu hè furmata nantu à a superficia di a cialda per mezu di un metudu seccu. Dopu, u prucessu di deposizione hè iniziatu per furmà un stratu di siliciu o un stratu conduttivu nantu à a pellicola d'ossidu per deposizione chimica di vapore (CVD) / deposizione fisica di vapore (PVD). Se si forma un stratu di siliciu, si pò fà un prucessu di diffusione di l'impurità per aumentà a cunduttività se necessariu. Durante u prucessu di diffusione di l'impurità, parechje impurità sò spessu aghjunte ripetutamente.
À questu puntu, u stratu isolante è u stratu di polisiliciu devenu esse cumminati per l'incisione. Prima, si usa una fotoresist. In seguitu, una maschera hè posta nantu à u film di fotoresist è l'esposizione umida hè realizata per immersione per stampà u mudellu desideratu (invisibile à l'ochju nudu) nantu à u film di fotoresist. Quandu u contornu di u mudellu hè rivelatu da u sviluppu, a fotoresist in a zona fotosensibile hè rimossa. Dopu, a cialda trattata da u prucessu di fotolitografia hè trasferita à u prucessu di incisione per l'incisione a secco.
L'incisione secca hè principalmente realizata per incisione ionica reattiva (RIE), in a quale l'incisione hè ripetuta principalmente rimpiazzendu u gasu di fonte adattatu per ogni film. Sia l'incisione secca sia l'incisione umida anu cum'è scopu di aumentà u rapportu d'aspettu (valore A/R) di l'incisione. Inoltre, hè necessaria una pulizia regulare per rimuovere u polimeru accumulatu in fondu à u foru (u spaziu furmatu da l'incisione). U puntu impurtante hè chì tutte e variabili (cum'è i materiali, u gasu di fonte, u tempu, a forma è a sequenza) devenu esse aghjustate organicamente per assicurà chì a soluzione di pulizia o u gasu di fonte di plasma possi scorrere finu à u fondu di a trincea. Un ligeru cambiamentu in una variabile richiede u ricalculu di altre variabili, è questu prucessu di ricalculu hè ripetutu finu à chì ùn risponde micca à u scopu di ogni tappa. Recentemente, i strati monoatomichi cum'è i strati di deposizione di strati atomichi (ALD) sò diventati più fini è più duri. Dunque, a tecnulugia di incisione si move versu l'usu di basse temperature è pressioni. U prucessu di incisione hà cum'è scopu di cuntrullà a dimensione critica (CD) per pruduce mudelli fini è assicurà chì i prublemi causati da u prucessu di incisione sianu evitati, in particulare a sottoincisione è i prublemi ligati à a rimozione di residui. I dui articuli sopra menzionati nantu à l'incisione anu cum'è scopu di furnisce à i lettori una comprensione di u scopu di u prucessu d'incisione, di l'ostaculi per ghjunghje à l'ubbiettivi sopra menzionati è di l'indicatori di prestazione aduprati per superà tali ostaculi.
Data di publicazione: 10 settembre 2024