Iere wiete etsing befoardere de ûntwikkeling fan skjinmeitsjen of asprosessen. Tsjintwurdich is droech etsen mei plasma de mainstream wurden.etsprosesPlasma bestiet út elektroanen, kationen en radikalen. De enerzjy dy't tapast wurdt op it plasma feroarsaket dat de bûtenste elektroanen fan it boarnegas yn in neutrale steat ôfstrippe wurde, wêrtroch dizze elektroanen omset wurde yn kationen.
Derneist kinne ûnfolsleine atomen yn molekulen ôfstript wurde troch enerzjy ta te passen om elektrysk neutrale radikalen te foarmjen. Droech etsen brûkt kationen en radikalen dy't plasma foarmje, wêrby't kationen anisotropysk binne (geskikt foar etsen yn in bepaalde rjochting) en radikalen isotropysk binne (geskikt foar etsen yn alle rjochtingen). It oantal radikalen is folle grutter as it oantal kationen. Yn dit gefal moat droech etsen isotropysk wêze lykas wiet etsen.
It is lykwols it anisotropyske etsen fan droech etsen dat ultra-miniaturisearre circuits mooglik makket. Wat is de reden hjirfoar? Derneist is de etssnelheid fan kationen en radikalen tige stadich. Dus hoe kinne wy plasma-etsmetoaden tapasse op massaproduksje yn it gesicht fan dizze tekoartkomming?
1. Aspektferhâlding (A/R)
Figuer 1. It konsept fan aspektferhâlding en de ynfloed fan technologyske foarútgong dêrop
Aspektferhâlding is de ferhâlding fan horizontale breedte ta fertikale hichte (d.w.s. hichte dield troch breedte). Hoe lytser de krityske diminsje (CD) fan it sirkwy, hoe grutter de wearde fan 'e aspektferhâlding. Dat wol sizze, útgeande fan in aspektferhâldingswearde fan 10 en in breedte fan 10 nm, moat de hichte fan it gat dat boarre wurdt tidens it etsproses 100 nm wêze. Dêrom binne foar produkten fan 'e folgjende generaasje dy't ultra-miniaturisaasje (2D) of hege tichtheid (3D) fereaskje, ekstreem hege aspektferhâldingswearden fereaske om te soargjen dat kationen de ûnderste film kinne penetrearje tidens it etsen.
Om ultra-miniaturisaasjetechnology te berikken mei in krityske diminsje fan minder as 10nm yn 2D-produkten, moat de aspektferhâldingswearde fan 'e kondensator fan dynamysk willekeurich tagongsgeheugen (DRAM) boppe 100 hâlden wurde. Op deselde wize fereasket 3D NAND-flashûnthâld ek hegere aspektferhâldingswearden om 256 lagen of mear selstapelingslagen te stapeljen. Sels as oan 'e betingsten foar oare prosessen foldien wurdt, kinne de fereaske produkten net produsearre wurde as deetsprosesis net oan de standert. Dêrom wurdt etstechnology hieltyd wichtiger.
2. Oersjoch fan plasma-etsen
Figuer 2. Bepaling fan plasmaboarnegas neffens filmtype
As in holle piip brûkt wurdt, hoe smeller de diameter fan 'e piip, hoe makliker it is foar floeistof om yn te kommen, wat it saneamde kapillêre ferskynsel is. As der lykwols in gat (sletten ein) yn it bleatstelde gebiet boarre wurde moat, wurdt de ynfier fan 'e floeistof frijwat lestich. Dêrom, om't de krityske grutte fan it sirkwy midden jierren '70 3um oant 5um wie, droegeetsenhat wiet etsen stadichoan ferfongen as de mainstream. Dat is, hoewol ionisearre, is it makliker om djippe gatten te penetrearjen, om't it folume fan in inkele molekule lytser is as dat fan in organyske polymeeroplossingsmolekule.
Tidens plasma-etsen moat de binnenkant fan 'e ferwurkingskeamer dy't brûkt wurdt foar it etsen oanpast wurde oan in fakuümtastân foardat it plasmaboarnegas dat geskikt is foar de relevante laach ynjektearre wurdt. By it etsen fan fêste oksidefilms moatte sterkere koalstoffluoride-basearre boarnegassen brûkt wurde. Foar relatyf swakke silisium- of metaalfilms moatte chloor-basearre plasmaboarnegassen brûkt wurde.
Dus, hoe moatte de poartelaach en de ûnderlizzende isolearjende laach fan silisiumdiokside (SiO2) etst wurde?
Earst moat silisium foar de poartelaach fuorthelle wurde mei in plasma op basis fan chloor (silisium + chloor) mei polysilisium-etsselektiviteit. Foar de ûnderste isolearjende laach moat de silisiumdioksidefilm yn twa stappen etst wurde mei in plasmaboarnegas op basis fan koalstoffluoride (silisiumdiokside + koalstoftetrafluoride) mei sterkere etselektiviteit en effektiviteit.
3. Reaktyf ionenetsproses (RIE of fysykochemysk etsen)
Figuer 3. Foardielen fan reaktive ionetsing (anisotropie en hege etssnelheid)
Plasma befettet sawol isotropyske frije radikalen as anisotropyske kationen, dus hoe fiert it anisotropysk etsen út?
Plasma droech etsen wurdt benammen útfierd troch reaktyf ionetsjen (RIE, Reactive Ion Etching) of tapassingen basearre op dizze metoade. De kearn fan 'e RIE-metoade is it ferswakjen fan 'e bindingskrêft tusken doelmolekulen yn 'e film troch it etsgebiet oan te fallen mei anisotropyske kationen. It ferswakke gebiet wurdt opnommen troch frije radikalen, kombinearre mei de dieltsjes dy't de laach foarmje, omset yn gas (in flechtige ferbining) en frijlitten.
Hoewol frije radikalen isotropyske skaaimerken hawwe, wurde molekulen dy't it ûnderste oerflak foarmje (waans bindingskrêft ferswakke wurdt troch de oanfal fan kationen) makliker fongen troch frije radikalen en omset yn nije ferbiningen as sydmuorren mei in sterke bindingskrêft. Dêrom wurdt nei ûnderen etsen de mainstream. De fongen dieltsjes wurde gas mei frije radikalen, dy't ûnder ynfloed fan fakuüm fan it oerflak desorbearre en frijlitten wurde.
Op dit stuit wurde de kationen dy't krigen binne troch fysike aksje en de frije radikalen dy't krigen binne troch gemyske aksje kombinearre foar fysike en gemyske etsing, en de etssnelheid (Etch Rate, de mjitte fan etsing yn in bepaalde perioade) wurdt 10 kear ferhege yn ferliking mei it gefal fan kationysk etsen of allinich frije radikale etsing. Dizze metoade kin net allinich de etssnelheid fan anisotropysk nei ûnderen etsen ferheegje, mar ek it probleem fan polymeerresten nei it etsen oplosse. Dizze metoade wurdt reaktive ionetsing (RIE) neamd. De kaai ta it súkses fan RIE-etsing is it finen fan in plasmaboarnegas dat geskikt is foar it etsen fan 'e film. Opmerking: Plasma-etsing is RIE-etsing, en de twa kinne as itselde konsept beskôge wurde.
4. Etsrate en Core Performance Index
Figuer 4. Core Etch Performance Index relatearre oan etsrate
Etssnelheid ferwiist nei de djipte fan 'e film dy't nei ferwachting yn ien minút berikt wurdt. Dus wat betsjut it dat de etssnelheid fan ûnderdiel ta ûnderdiel op ien wafer ferskilt?
Dit betsjut dat de etsdjipte ferskilt fan ûnderdiel ta ûnderdiel op 'e wafer. Dêrom is it tige wichtich om it einpunt (EOP) yn te stellen wêr't it etsen stopje moat troch rekken te hâlden mei de gemiddelde etssnelheid en etsdjipte. Sels as de EOP ynsteld is, binne der noch gebieten wêr't de etsdjipte djipper (oer-etst) of ûndjipper (ûnder-etst) is as oarspronklik pland. Under-etsen feroarsaket lykwols mear skea as oer-etsen by it etsen. Want yn it gefal fan ûnder-etsen sil it ûnder-etste ûnderdiel folgjende prosessen lykas ionymplantaasje hinderje.
Underwilens is selektiviteit (metten troch etssnelheid) in wichtige prestaasje-yndikator fan it etsproses. De mjitstandert is basearre op 'e ferliking fan' e etssnelheid fan 'e maskerlaach (fotoresistfilm, oksidefilm, silisiumnitridefilm, ensfh.) en de doellaach. Dit betsjut dat hoe heger de selektiviteit, hoe rapper de doellaach etst wurdt. Hoe heger it nivo fan miniaturisaasje, hoe heger de selektiviteitseis is om te soargjen dat fine patroanen perfekt presintearre wurde kinne. Om't de etsrjochting rjocht is, is de selektiviteit fan kationysk etsen leech, wylst de selektiviteit fan radikaal etsen heech is, wat de selektiviteit fan RIE ferbetteret.
5. Etsproses
Figuer 5. Etsproses
Earst wurdt de wafer yn in oksidaasjeoven pleatst mei in temperatuer tusken 800 en 1000 ℃, en dan wurdt in silisiumdiokside (SiO2) film mei hege isolaasje-eigenskippen foarme op it oerflak fan 'e wafer troch in droege metoade. Dêrnei wurdt it ôfsettingsproses yngien om in silisiumlaach of in geliedende laach op 'e oksidefilm te foarmjen troch gemyske dampôfsetting (CVD)/fysyske dampôfsetting (PVD). As in silisiumlaach foarme wurdt, kin in ûnreinheidsdiffúzjeproses útfierd wurde om de gelieding te ferheegjen as it nedich is. Tidens it ûnreinheidsdiffúzjeproses wurde faak meardere ûnreinheden werhelle tafoege.
Op dit stuit moatte de isolearjende laach en de polysiliciumlaach kombinearre wurde foar it etsen. Earst wurdt in fotoresist brûkt. Dêrnei wurdt in masker op 'e fotoresistfilm pleatst en wurdt wiete bleatstelling útfierd troch ûnderdompeling om it winske patroan (ûnsichtber foar it bleate each) op 'e fotoresistfilm ôf te drukken. As de patroanomtrek troch ûntwikkeling sichtber is, wurdt de fotoresist yn it ljochtgefoelige gebiet fuorthelle. Dan wurdt de wafer dy't ferwurke is troch it fotolitografyproses oerdroegen nei it etsproses foar droech etsen.
Droech etsen wurdt benammen útfierd troch reaktyf ionetsjen (RIE), wêrby't it etsen benammen werhelle wurdt troch it ferfangen fan it boarnegas dat geskikt is foar elke film. Sawol droech etsen as wiet etsen binne bedoeld om de aspektferhâlding (A/R-wearde) fan it etsen te fergrutsjen. Derneist is regelmjittige skjinmeitsjen fereaske om it polymeer te ferwiderjen dat op 'e boaiem fan it gat sammele is (de gat dy't foarme wurdt troch it etsen). It wichtige punt is dat alle fariabelen (lykas materialen, boarnegas, tiid, foarm en folchoarder) organysk oanpast wurde moatte om te soargjen dat de skjinmaakoplossing of plasmaboarnegas nei de boaiem fan 'e sleat streame kin. In lytse feroaring yn in fariabele fereasket opnij berekkening fan oare fariabelen, en dit opnij berekkeningsproses wurdt werhelle oant it foldocht oan it doel fan elke etappe. Koartlyn binne monoatomêre lagen lykas atoomlaachôfsettingslagen (ALD) tinner en hurder wurden. Dêrom giet etstechnology oer nei it brûken fan lege temperatueren en druk. It etsproses is bedoeld om de krityske diminsje (CD) te kontrolearjen om fyn patroanen te produsearjen en te soargjen dat problemen feroarsake troch it etsproses foarkommen wurde, foaral ûnderetsjen en problemen yn ferbân mei it fuortheljen fan residuen. De boppesteande twa artikels oer etsen binne bedoeld om lêzers in begryp te jaan fan it doel fan it etsproses, de obstakels foar it berikken fan de boppesteande doelen, en de prestaasje-yndikatoaren dy't brûkt wurde om sokke obstakels te oerwinnen.
Pleatsingstiid: 10 septimber 2024