Frua malseka gravurado antaŭenigis la disvolviĝon de purigado aŭ cindrado. Hodiaŭ, seka gravurado uzante plasmon fariĝis la ĉefa metodo.gravura procezoPlasmo konsistas el elektronoj, katjonoj kaj radikaloj. La energio aplikita al la plasmo kaŭzas, ke la plej eksteraj elektronoj de la fontgaso en neŭtrala stato estas forprenitaj, tiel konvertante ĉi tiujn elektronojn en katjonojn.
Krome, neperfektaj atomoj en molekuloj povas esti forigitaj per apliko de energio por formi elektre neŭtralajn radikalulojn. Seka gravurado uzas katjonojn kaj radikalulojn kiuj konsistigas plasmon, kie katjonoj estas anizotropaj (taŭgaj por gravurado en certa direkto) kaj radikaluloj estas izotropaj (taŭgaj por gravurado en ĉiuj direktoj). La nombro de radikaluloj estas multe pli granda ol la nombro de katjonoj. En ĉi tiu kazo, seka gravurado devus esti izotropa kiel malseka gravurado.
Tamen, ĝuste la anizotropa gravurado de seka gravurado ebligas ultraminiaturigitajn cirkvitojn. Kio estas la kialo por tio? Krome, la gravura rapido de katjonoj kaj radikaluloj estas tre malrapida. Do kiel ni povas apliki plasmajn gravurajn metodojn al amasproduktado fronte al ĉi tiu manko?
1. Bildformato (A/R)
Figuro 1. La koncepto de bildformato kaj la efiko de teknologia progreso sur ĝin
Bildformato estas la rilatumo inter horizontala larĝo kaj vertikala alto (t.e., alto dividita per larĝo). Ju pli malgranda estas la kritika dimensio (KD) de la cirkvito, des pli granda estas la bildformato. Tio estas, supozante bildformaton de 10 kaj larĝon de 10 nm, la alto de la truo borita dum la gravurado devus esti 100 nm. Tial, por produktoj de la sekva generacio, kiuj postulas ultra-miniaturigon (2D) aŭ altan densecon (3D), necesas ekstreme altaj bildformatoj por certigi, ke katjonoj povas penetri la malsupran filmon dum gravurado.
Por atingi ultra-miniaturigan teknologion kun kritika dimensio malpli ol 10nm en 2D-produktoj, la bildformato de la kondensatoro en dinamika hazard-alira memoro (DRAM) devus esti konservata super 100. Simile, 3D NAND-fulmmemoro ankaŭ postulas pli altajn bildformatojn por stakigi 256 tavolojn aŭ pli da ĉelstakigado. Eĉ se la kondiĉoj postulataj por aliaj procezoj estas plenumitaj, la postulataj produktoj ne povas esti produktitaj se lagravura procezone estas laŭnorma. Tial gravura teknologio fariĝas pli kaj pli grava.
2. Superrigardo de plasma akvaforto
Figuro 2. Determini la plasmofontan gason laŭ la filmtipo
Kiam oni uzas kavan tubon, ju pli mallarĝa la diametro de la tubo, des pli facile estas por la likvaĵo eniri, kio estas la tiel nomata kapilara fenomeno. Tamen, se oni boros truon (fermitan finon) en la eksponita areo, la enigo de la likvaĵo fariĝas sufiĉe malfacila. Tial, ĉar la kritika grandeco de la cirkvito estis 3 µm ĝis 5 µm meze de la 1970-aj jaroj, seka...gravuradoiom post iom anstataŭigis malsekan gratadon kiel la ĉefan metodon. Tio estas, kvankam jonigita, estas pli facile penetri profundajn truojn ĉar la volumeno de unuopa molekulo estas pli malgranda ol tiu de solva molekulo de organika polimero.
Dum plasmagravado, la interno de la prilabora ĉambro uzata por gravurado devus esti agordita al vakua stato antaŭ ol injekti la plasman fontgason taŭgan por la koncerna tavolo. Dum gravurado de solidaj oksidaj filmoj, pli fortaj karbonfluorid-bazitaj fontgasoj devus esti uzataj. Por relative malfortaj siliciaj aŭ metalaj filmoj, klor-bazitaj plasmofontaj gasoj devus esti uzataj.
Do, kiel oni devas gratiĝi la pordegtavolon kaj la subestan izolan tavolon de silicia dioksido (SiO2)?
Unue, por la pordega tavolo, silicio estu forigita per klor-bazita plasmo (silicio + kloro) kun polisilicia grata selektiveco. Por la malsupra izola tavolo, la silicia dioksida filmo estu gratata en du paŝoj uzante karbonfluoridan plasmofontan gason (silicia dioksido + karbona tetrafluorido) kun pli forta grata selektiveco kaj efikeco.
3. Reaktiva jona gravurado (RIE aŭ fizik-kemia gravurado) procezo
Figuro 3. Avantaĝoj de reaktiva jona gravurado (anizotropio kaj alta gravura rapideco)
Plasmo enhavas kaj izotropajn liberajn radikalulojn kaj anizotropajn katjonojn, do kiel ĝi plenumas anizotropan skrapadon?
Seka plasma gravurado estas ĉefe farata per reaktiva jona gravurado (RIE, Reaktiva Jona Gravurado) aŭ aplikoj bazitaj sur ĉi tiu metodo. La kerno de la RIE-metodo estas malfortigi la ligforton inter celaj molekuloj en la filmo per atakado de la gravura areo per anizotropaj katjonoj. La malfortigita areo estas absorbita de liberaj radikaluloj, kombinitaj kun la partikloj kiuj konsistigas la tavolon, konvertitaj en gason (volatilan kombinaĵon) kaj liberigitaj.
Kvankam liberaj radikaluloj havas izotropajn karakterizaĵojn, molekuloj kiuj konsistigas la malsupran surfacon (kies ligforto malfortiĝas pro la atako de katjonoj) estas pli facile kaptitaj de liberaj radikaluloj kaj konvertitaj en novajn kombinaĵojn ol flankaj muroj kun forta ligforto. Tial, malsupreniĝa gravurado fariĝas la ĉefa fluo. La kaptitaj partikloj fariĝas gaso kun liberaj radikaluloj, kiuj estas desorbitaj kaj liberigitaj de la surfaco sub la ago de vakuo.
Tiam, la katjonoj akiritaj per fizika ago kaj la liberaj radikaluloj akiritaj per kemia ago estas kombinitaj por fizika kaj kemia gravurado, kaj la gravura rapideco (Gravura Rapido, la grado de gravurado en certa tempodaŭro) estas 10-oble pliigita kompare kun la kazo de katjona gravurado aŭ libera radikala gravurado sole. Ĉi tiu metodo povas ne nur pliigi la gravuran rapidecon de anizotropa malsupreniĝa gravurado, sed ankaŭ solvi la problemon de polimeraj restaĵoj post gravurado. Ĉi tiu metodo nomiĝas reaktiva jona gravurado (RIE). La ŝlosilo al la sukceso de RIE-gravurado estas trovi plasmofontan gason taŭgan por gravuri la filmon. Noto: Plasmogravurado estas RIE-gravurado, kaj la du povas esti konsiderataj kiel la sama koncepto.
4. Grata Indico kaj Kerna Elfara Indekso
Figuro 4. Indekso de Gravura Elfaro de Kerno rilate al Gravura Rapideco
Gravadrapideco rilatas al la profundo de filmo, kiun oni atendas atingi en unu minuto. Do kion signifas, ke la gravadrapideco varias de parto al parto sur ununura oblato?
Tio signifas, ke la gravura profundo varias de parto al parto sur la silo. Tial estas tre grave agordi la finan punkton (EOP) kie la gravurado devas ĉesi, konsiderante la averaĝan gravuran rapidecon kaj gravuran profundon. Eĉ se la EOP estas agordita, ankoraŭ ekzistas kelkaj areoj kie la gravura profundo estas pli profunda (tro-gravurita) aŭ pli malprofunda (sub-gravurita) ol origine planite. Tamen, sub-gravurado kaŭzas pli da damaĝo ol tro-gravurado dum gravurado. Ĉar en la kazo de sub-gravurado, la sub-gravurita parto malhelpos postajn procezojn kiel ekzemple jonan implantadon.
Dume, selektiveco (mezurata per la gravura rapideco) estas ŝlosila indikilo de la gravura procezo. La mezurnormo baziĝas sur la komparo de la gravura rapideco de la maskotavolo (fotorezista filmo, oksida filmo, silicia nitrida filmo, ktp.) kaj la cela tavolo. Tio signifas, ke ju pli alta la selektiveco, des pli rapide la cela tavolo estas gravurita. Ju pli alta la nivelo de miniaturigo, des pli alta la selektiveca postulo estas por certigi, ke fajnaj padronoj povas esti perfekte prezentitaj. Ĉar la gravura direkto estas rekta, la selektiveco de katjona gravurado estas malalta, dum la selektiveco de radikala gravurado estas alta, kio plibonigas la selektivecon de RIE.
5. Gravurprocezo
Figuro 5. Gravurprocezo
Unue, la siliciplato estas metita en oksidigan fornon kun temperaturo konservita inter 800 kaj 1000℃, kaj poste silicia dioksida (SiO2) filmo kun altaj izolaj ecoj estas formita sur la surfaco de la siliciplato per seka metodo. Sekve, la deponadprocezo estas enirita por formi silician tavolon aŭ konduktan tavolon sur la oksida filmo per kemia vapora deponado (CVD)/fizika vapora deponado (PVD). Se silicia tavolo estas formita, malpuraĵa difuzprocezo povas esti efektivigita por pliigi konduktivecon se necese. Dum la malpuraĵa difuzprocezo, pluraj malpuraĵoj ofte estas aldonitaj plurfoje.
Tiam, la izola tavolo kaj la polisilicia tavolo estu kombinitaj por gravurado. Unue, fotorezisto estas uzata. Poste, masko estas metita sur la fotorezistan filmon kaj malseka eksponado estas farita per mergado por presi la deziratan ŝablonon (nevidebla al la nuda okulo) sur la fotorezistan filmon. Kiam la ŝablona konturo estas rivelita per revelado, la fotorezisto en la fotosentema areo estas forigita. Poste, la sigelo prilaborita per la fotolitografia procezo estas transdonita al la gravura procezo por seka gravurado.
Seka gravurado estas ĉefe efektivigata per reaktiva jona gravurado (RIE), en kiu gravurado estas ripetata ĉefe anstataŭigante la fontgason taŭgan por ĉiu filmo. Kaj seka gravurado kaj malseka gravurado celas pliigi la bildformaton (A/R-valoro) de la gravurado. Krome, regula purigado estas necesa por forigi la polimeron akumulitan ĉe la fundo de la truo (la interspaco formita per gravurado). La grava punkto estas, ke ĉiuj variabloj (kiel materialoj, fontgaso, tempo, formo kaj sekvenco) estu organike ĝustigitaj por certigi, ke la purigsolvaĵo aŭ plasma fontgaso povas flui malsupren al la fundo de la tranĉeo. Malgranda ŝanĝo en variablo postulas rekalkulon de aliaj variabloj, kaj ĉi tiu rekalkula procezo estas ripetata ĝis ĝi plenumas la celon de ĉiu etapo. Lastatempe, monoatomaj tavoloj kiel ekzemple atomtavolaj deponejoj (ALD) fariĝis pli maldikaj kaj pli malmolaj. Tial, gravura teknologio moviĝas al la uzo de malaltaj temperaturoj kaj premoj. La gravura procezo celas kontroli la kritikan dimension (CD) por produkti fajnajn ŝablonojn kaj certigi, ke problemoj kaŭzitaj de la gravura procezo estas evitataj, precipe subgravurado kaj problemoj rilataj al restaĵforigo. La supre menciitaj du artikoloj pri gravurado celas provizi al legantoj komprenon pri la celo de la gravura procezo, la obstakloj al atingado de la supre menciitaj celoj, kaj la rendimentaj indikiloj uzataj por superi tiajn obstaklojn.
Afiŝtempo: 10 septembro 2024