Hasierako grabatu hezeak garbiketa edo errauts bihurtzeko prozesuen garapena sustatu zuen. Gaur egun, plasma bidezko grabatu lehorra bihurtu da nagusi.grabatzeko prozesuaPlasma elektroiez, katioiez eta erradikalez osatuta dago. Plasmari aplikatzen zaion energiak egoera neutroan dauden iturri-gasaren kanpoko elektroiak kentzea eragiten du, eta horrela elektroi horiek katioi bihurtzen ditu.
Gainera, molekulen atomo inperfektuak kendu daitezke energia aplikatuz erradikal elektrikoki neutroak sortzeko. Grabatu lehorrak katioiak eta plasma osatzen duten erradikalak erabiltzen ditu, non katioiak anisotropoak diren (norabide jakin batean grabatzeko egokiak) eta erradikalak isotropoak diren (norabide guztietan grabatzeko egokiak). Erradikal kopurua katioien kopurua baino askoz handiagoa da. Kasu honetan, grabatu lehorra isotropoa izan beharko litzateke, grabatu hezea bezala.
Hala ere, grabatu lehorraren grabatu anisotropikoak zirkuitu ultraminiaturizatuak posible egiten ditu. Zein da horren arrazoia? Gainera, katioien eta erradikalen grabatze-abiadura oso motela da. Beraz, nola aplika ditzakegu plasma bidezko grabatze-metodoak ekoizpen masiboan gabezia honen aurrean?
1. Alderdi-erlazioa (A/R)
1. irudia. Alderdi-erlazioaren kontzeptua eta aurrerapen teknologikoaren eragina bertan
Alderdi-erlazioa zabalera horizontalaren eta altuera bertikalaren arteko erlazioa da (hau da, altuera zabalerarekin zatituta). Zirkuituaren dimentsio kritikoa (CD) zenbat eta txikiagoa izan, orduan eta handiagoa izango da alderdi-erlazioaren balioa. Hau da, 10eko alderdi-erlazio balioa eta 10 nm-ko zabalera suposatuz, grabatze-prozesuan zehar zulatuko den zuloaren altuera 100 nm izan beharko litzateke. Beraz, ultraminiaturizazioa (2D) edo dentsitate handia (3D) behar duten hurrengo belaunaldiko produktuetarako, alderdi-erlazio balio oso altuak behar dira katioiek beheko filma grabatzean zehar zeharkatu ahal izateko.
2D produktuetan 10nm baino gutxiagoko dimentsio kritikoa duen ultraminiaturizazio teknologia lortzeko, DRAM memoria dinamikoaren (DRAM) kondentsadorearen alderdi-erlazioaren balioa 100etik gora mantendu behar da. Era berean, 3D NAND flash memoriak ere alderdi-erlazio balio handiagoak behar ditu 256 geruza edo gehiago pilatzeko. Beste prozesuetarako beharrezkoak diren baldintzak betetzen badira ere, ezin dira beharrezko produktuak ekoitzi...grabatzeko prozesuaez dago estandarren arabera. Horregatik, grabatzeko teknologia gero eta garrantzitsuagoa bihurtzen ari da.
2. Plasma bidezko grabatuaren ikuspegi orokorra
2. irudia. Plasma-iturri gasa film motaren arabera zehaztea
Hodi huts bat erabiltzen denean, hodiaren diametroa zenbat eta estuagoa izan, orduan eta errazagoa da likidoa sartzea, eta horri kapilaritate fenomeno deritzo. Hala ere, zulo bat (mutur itxia) egin behar bada eremu agerian, likidoaren sarrera nahiko zaila bihurtzen da. Beraz, zirkuituaren tamaina kritikoa 3 eta 5 µm artekoa zenez 1970eko hamarkadaren erdialdean, lehorra...grabatuapixkanaka ordezkatu du grabatu hezea korronte nagusi gisa. Hau da, ionizatuta egon arren, errazagoa da zulo sakonetan zeharkatzea, molekula bakar baten bolumena polimero organiko baten disoluzio molekula batena baino txikiagoa baita.
Plasma grabatzean, grabatzeko erabiltzen den prozesatzeko ganberaren barnealdea hutsune egoerara egokitu behar da dagokion geruzarako egokia den plasma iturri gasa injektatu aurretik. Oxido solidoko filmak grabatzean, karbono fluoruroan oinarritutako iturri gas sendoagoak erabili behar dira. Siliziozko edo metalezko film ahul samarrei dagokienez, kloroan oinarritutako plasma iturri gasak erabili behar dira.
Beraz, nola grabatu behar dira ate-geruza eta azpiko silizio dioxidozko (SiO2) isolatzaile-geruza?
Lehenik eta behin, ate-geruzarako, silizioa kloroan oinarritutako plasma bat erabiliz (silizioa + kloroa) kendu behar da, polisiliziozko grabatzeko selektibitatea duena. Beheko isolamendu-geruzarako, silizio dioxidozko filma bi urratsetan grabatu behar da, karbono fluoruroan oinarritutako plasma-iturri gas bat erabiliz (silizio dioxidoa + karbono tetrafluoruroa), grabatzeko selektibitate eta eraginkortasun handiagoa duena.
3. Ioi erreaktiboen bidezko grabatzea (RIE edo grabatze fisiko-kimikoa) prozesua
3. irudia. Ioi erreaktiboen bidezko grabatzearen abantailak (anisotropia eta grabatze-tasa handia)
Plasmak erradikal aske isotropoak eta katioi anisotropoak ditu, beraz, nola egiten du grabatu anisotropoa?
Plasma bidezko grabatu lehorra batez ere ioi erreaktiboen bidezko grabatu bidez (RIE, Reactive Ion Etching) edo metodo honetan oinarritutako aplikazioen bidez egiten da. RIE metodoaren muina filmean dauden molekulen arteko lotura-indarra ahultzea da, grabatu-eremua katioi anisotropikoekin erasotuz. Ahuldutako eremua erradikal askeek xurgatzen dute, geruza osatzen duten partikulekin konbinatzen dira, gas (konposatu lurrunkor) bihurtzen dira eta askatzen dira.
Erradikal askeak ezaugarri isotropoak badituzte ere, beheko gainazala osatzen duten molekulak (katioien erasoak lotura-indarra ahultzen die) errazago harrapatzen dituzte erradikal askeek eta konposatu berri bihurtzen dituzte lotura-indar handia duten alboko paretak baino. Beraz, beheranzko grabaketa bihurtzen da korronte nagusia. Harrapatutako partikulak erradikal askeak dituen gas bihurtzen dira, eta hauek gainazaletik desorbatu eta askatzen dira hutsaren eraginez.
Une honetan, ekintza fisikoaren bidez lortutako katioiak eta ekintza kimikoaren bidez lortutako erradikal askeak konbinatzen dira grabatu fisiko eta kimikorako, eta grabatu-tasa (Grabatu-tasa, denbora-tarte jakin batean grabatzeko maila) 10 aldiz handitzen da grabatu kationikoaren edo erradikal askeen grabatuaren kasuan bakarrik alderatuta. Metodo honek ez du soilik grabatu anisotropiko beheranzkoaren grabatu-tasa handitu dezake, baita grabatu ondoren polimero-hondakinen arazoa konpondu ere. Metodo honi ioi erreaktiboen grabatua (RIE) deitzen zaio. RIE grabatuaren arrakastaren gakoa filma grabatzeko egokia den plasma-iturri-gas bat aurkitzea da. Oharra: Plasma-grabatua RIE grabatua da, eta biak kontzeptu berbera bezala har daitezke.
4. Grabatze-tasa eta nukleoaren errendimendu-indizea
4. irudia. Core Etch Performance Index-a grabatze-tasarekin erlazionatuta
Grabatze-tasak minutu batean lortzea espero den filmaren sakonera adierazten du. Beraz, zer esan nahi du grabatze-tasa oblea bakarreko pieza batetik bestera aldatzen dela?
Horrek esan nahi du grabatzeko sakonera aldatu egiten dela oblearen zati batetik bestera. Horregatik, oso garrantzitsua da grabatzea gelditu behar den amaierako puntua (EOP) ezartzea, batez besteko grabatzeko abiadura eta grabatzeko sakonera kontuan hartuta. EOP ezarrita egon arren, oraindik ere badaude grabatzeko sakonera hasieran aurreikusitakoa baino sakonagoa (gehiegi grabatua) edo azalekoagoa (gutxiegi grabatua) den eremu batzuk. Hala ere, gutxiegi grabatzeak gehiegi grabatzeak baino kalte gehiago eragiten ditu grabatzean. Gutxiegi grabatzearen kasuan, gutxiegi grabatutako zatiak ondorengo prozesuak oztopatuko baititu, hala nola ioien inplantazioa.
Bitartean, selektibitatea (grabatze-tasaren bidez neurtua) grabatze-prozesuaren errendimendu-adierazle gakoa da. Neurketa-estandarra maskara-geruzaren (fotoerresistentzia-filma, oxido-filma, silizio nitruro-filma, etab.) grabatze-tasaren eta helburu-geruzaren arteko konparazioan oinarritzen da. Horrek esan nahi du zenbat eta selektibitate handiagoa izan, orduan eta azkarrago grabatzen dela helburu-geruza. Zenbat eta miniaturizazio-maila handiagoa izan, orduan eta selektibitate-eskakizun handiagoa izango da eredu finak ezin hobeto aurkez daitezen. Grabatze-norabidea zuzena denez, grabatze kationikoaren selektibitatea baxua da, eta erradikalarena, berriz, altua, eta horrek RIEren selektibitatea hobetzen du.
5. Grabatu prozesua
5. irudia. Grabatu prozesua
Lehenik eta behin, oblea oxidazio-labe batean sartzen da, 800 eta 1000 ℃ artean mantenduz, eta ondoren, isolamendu-propietate handiko silizio dioxidozko (SiO2) film bat sortzen da oblearen gainazalean metodo lehor baten bidez. Ondoren, deposizio-prozesua hasten da silizio-geruza bat edo geruza eroale bat osatzeko oxido-filmean, lurrun-deposizio kimikoaren (CVD)/lurrun-deposizio fisikoaren (PVD) bidez. Silizio-geruza bat sortzen bada, ezpurutasunen difusio-prozesu bat egin daiteke eroankortasuna handitzeko, beharrezkoa izanez gero. Ezpurutasunen difusio-prozesuan zehar, hainbat ezpurutasun gehitzen dira askotan behin eta berriz.
Une honetan, isolatzaile geruza eta polisilizio geruza konbinatu behar dira grabatzeko. Lehenik, fotoerresistente bat erabiltzen da. Ondoren, maskara bat jartzen da fotoerresistente filmean eta esposizio hezea egiten da murgiltze bidez nahi den eredua (begi hutsez ikusezina) fotoerresistente filmean inprimatzeko. Errebelazioaren bidez ereduaren eskema agerian geratzen denean, eremu fotosentikorreko fotoerresistentea kentzen da. Ondoren, fotolitografia prozesuak prozesatutako oblea grabatzeko prozesura eramaten da grabatu lehorrerako.
Grabatu lehorra batez ere ioi erreaktiboen bidezko grabatu bidez (RIE) egiten da, non grabatua errepikatzen den batez ere film bakoitzerako egokia den iturri-gasa ordezkatuz. Bai grabatu lehorrak bai grabatu hezeak grabatuaren alderdi-erlazioa (A/R balioa) handitzea dute helburu. Gainera, aldizka garbitu behar da zuloaren behealdean pilatutako polimeroa kentzeko (grabatuak sortutako hutsunea). Garrantzitsuena da aldagai guztiak (hala nola materialak, iturri-gasa, denbora, forma eta sekuentzia) organikoki doitu behar direla, garbiketa-soluzioa edo plasma iturri-gasa lubakiaren hondora isuri ahal izateko. Aldagai batean aldaketa txiki batek beste aldagai batzuk berriro kalkulatzea eskatzen du, eta berriro kalkulatzeko prozesu hau errepikatzen da etapa bakoitzaren helburua bete arte. Duela gutxi, geruza monoatomikoak, hala nola geruza atomikoen deposizioa (ALD), meheagoak eta gogorragoak bihurtu dira. Hori dela eta, grabatzeko teknologia tenperatura eta presio baxuen erabilerarantz doa. Grabatu-prozesuak dimentsio kritikoa (CD) kontrolatzea du helburu, eredu finak sortzeko eta grabatzeko prozesuak eragindako arazoak saihesteko, batez ere gutxiegi grabatzea eta hondakinak kentzearekin lotutako arazoak. Grabatuari buruzko goiko bi artikuluek irakurleei grabatu-prozesuaren helburua, aipatutako helburuak lortzeko oztopoak eta oztopo horiek gainditzeko erabiltzen diren errendimendu-adierazleak ulertzea dute helburu.
Argitaratze data: 2024ko irailaren 10a