Bhrosnaich gràbhaladh fliuch tràth leasachadh phròiseasan glanaidh no luaithreachaidh. An-diugh, tha gràbhaladh tioram a’ cleachdadh plasma air a bhith na phrìomh shruth.pròiseas gràbhaladhTha plasma air a dhèanamh suas de dhealanan, cationan agus radicals. Bidh an lùth a thèid a chur ris a’ phlasma ag adhbhrachadh gun tèid na dealanan as fhaide a-muigh den ghas tùsail ann an staid neodrach a thoirt dheth, agus mar sin gan tionndadh gu bhith nan cationan.
A bharrachd air sin, faodar dadaman neo-fhoirfe ann am moileciuilean a thoirt air falbh le bhith a’ cur lùth an sàs gus radaigeach neodrach a chruthachadh a thaobh dealain. Bidh gràbhaladh tioram a’ cleachdadh cationan agus radaigeach a tha a’ dèanamh suas plasma, far a bheil cationan anisotropic (freagarrach airson gràbhaladh ann an taobh sònraichte) agus radaigeach isotropic (freagarrach airson gràbhaladh anns a h-uile taobh). Tha an àireamh de radaigeach fada nas motha na an àireamh de cationan. Anns a’ chùis seo, bu chòir gràbhaladh tioram a bhith isotropic mar ghràbhaladh fliuch.
Ach, ’s e an gràbhaladh anisotropic de ghràbhaladh tioram a tha a’ dèanamh chuairtean ultra-mhion-dhealbhaichte comasach. Dè an t-adhbhar airson seo? A bharrachd air an sin, tha astar gràbhaladh cationan agus radicals glè shlaodach. Mar sin ciamar as urrainn dhuinn dòighean gràbhaladh plasma a chur an sàs ann an cinneasachadh mòr a dh’aindeoin an easbhaidh seo?
1. Co-mheas Taobh (A/R)
Figear 1. Bun-bheachd co-mheas taobh agus buaidh adhartais teicneòlach air.
’S e Co-mheas Taobh an co-mheas eadar leud còmhnard agus àirde dhìreach (ie, àirde air a roinn le leud). Mar as lugha meud èiginneach (CD) a’ chuairt, ’s ann as motha luach co-mheas taobh. ’S e sin, ma tha luach co-mheas taobh de 10 agus leud de 10nm ann, bu chòir àirde an tuill a thèid a dhrileadh rè a’ phròiseis ghràbhaladh a bhith 100nm. Mar sin, airson toraidhean an ath ghinealaich a dh’ fheumas ultra-mhion-atharrachadh (2D) no dùmhlachd àrd (3D), tha feum air luachan co-mheas taobh fìor àrd gus dèanamh cinnteach gum faod cationan a dhol a-steach don fhilm ìosal rè a’ ghràbhaladh.
Gus teicneòlas ultra-mhion-dhealbhachaidh a choileanadh le tomhas èiginneach nas lugha na 10nm ann an toraidhean 2D, bu chòir luach co-mheas taobh capacitor cuimhne ruigsinneachd air thuaiream fiùghantach (DRAM) a chumail os cionn 100. San aon dòigh, feumaidh cuimhne flash NAND 3D luachan co-mheas taobh nas àirde cuideachd gus 256 sreathan no barrachd de shreathan cruachaidh cealla a chruachadh. Fiù mura tèid coinneachadh ris na cumhaichean a tha a dhìth airson pròiseasan eile, chan urrainnear na toraidhean a tha a dhìth a thoirt gu buil ma tha anpròiseas gràbhaladhchan eil e suas ris an ìre àbhaisteach. Sin as coireach gu bheil teicneòlas gràbhaladh a’ sìor fhàs cudromach.
2. Sealladh farsaing air gràbhaladh plasma
Figear 2. A’ dearbhadh gas stòr plasma a rèir seòrsa film
Nuair a thathar a’ cleachdadh pìob falamh, mar as cumhainge trast-thomhas na pìoba, ’s ann as fhasa a bhios e do leaghan a dhol a-steach, agus is e sin an rud ris an canar iongantas capillary. Ach, ma thèid toll (ceann dùinte) a dhrileadh san àite fosgailte, bidh e gu math duilich an leaghan a chuir a-steach. Mar sin, leis gun robh meud èiginneach a’ chuairt eadar 3um agus 5um ann am meadhan nan 1970an, bha tiormachadh...gràbhaladhair a bhith mean air mhean a’ gabhail àite searbhag fliuch mar phrìomh shruth. ’S e sin, ged a tha e ianichte, tha e nas fhasa tuill dhomhainn a tholladh leis gu bheil meud aon mholaciul nas lugha na meud moileciul fuasglaidh poileimeir organach.
Rè gràbhaladh plasma, bu chòir taobh a-staigh an t-seòmair giullachd a thathar a’ cleachdadh airson gràbhaladh atharrachadh gu staid falamh mus tèid gas tùsail plasma a tha freagarrach airson an t-sreath iomchaidh a stealladh a-steach. Nuair a thathar a’ gràbhaladh fhilmichean ogsaid chruaidh, bu chòir gasaichean tùsail stèidhichte air fluoride gualain nas làidire a chleachdadh. Airson filmichean silicon no meatailt a tha an ìre mhath lag, bu chòir gasaichean tùsail plasma stèidhichte air clòirin a chleachdadh.
Mar sin, ciamar a bu chòir an còmhdach geata agus an còmhdach inslithe silicon dà-ogsaid (SiO2) a tha fon uachdar a ghreanadh?
An toiseach, airson an t-sreath geata, bu chòir silicon a thoirt air falbh le bhith a’ cleachdadh plasma stèidhichte air clòirin (silicon + clòirin) le roghnachd gràbhaladh polysilicon. Airson an t-sreath inslitheachaidh aig a’ bhonn, bu chòir am film silicon dà-ogsaid a bhith air a ghràbhaladh ann an dà cheum le bhith a’ cleachdadh gas stòr plasma stèidhichte air fluoride gualain (silicon dà-ogsaid + carbon tetrafluoride) le roghnachd agus èifeachdas gràbhaladh nas làidire.
3. Pròiseas gràbhaladh ian ath-ghnìomhach (RIE no gràbhaladh fiosaigeach-cheimigeach)
Figear 3. Buannachdan searbhagadh ian ath-ghnìomhach (anisotropy agus ìre searbhagaidh àrd)
Tha radicals saor isotropic agus cationan anisotropic ann am plasma, mar sin ciamar a bhios e a’ dèanamh gràbhaladh anisotropic?
Bithear a’ dèanamh gràbhaladh tioram plasma sa mhòr-chuid le gràbhaladh ian ath-ghnìomhach (RIE, Reactive Ion Etching) no tagraidhean stèidhichte air an dòigh seo. Is e cridhe dòigh RIE an fheachd ceangail eadar moileciuilean targaid anns an fhilm a lagachadh le bhith a’ toirt ionnsaigh air an raon gràbhaladh le cationan anisotropic. Tha an raon lag air a ghabhail a-steach le radicals saor, air an cur còmhla ris na mìrean a tha a’ dèanamh suas an t-sreath, air an tionndadh gu gas (todhar luaineach) agus air a leigeil ma sgaoil.
Ged a tha feartan isotropic aig radicals saora, tha moileciuilean a tha a’ dèanamh suas uachdar ìosal (aig a bheil an fheachd ceangail air a lagachadh le ionnsaigh cationan) air an glacadh nas fhasa le radicals saora agus air an tionndadh gu bhith nan todhar ùra na ballachan taobh le feachd ceangail làidir. Mar sin, bidh gràbhaladh sìos a’ fàs mar phrìomh shruth. Bidh na gràineanan a thèid a ghlacadh a’ fàs gu bhith nan gas le radicals saora, a thèid a dhì-ghabhail agus a leigeil ma sgaoil bhon uachdar fo ghnìomh falamh.
Aig an àm seo, thèid na cationan a gheibhear tro ghnìomh corporra agus na radicals saora a gheibhear tro ghnìomh ceimigeach a chur còmhla airson gràbhaladh corporra is ceimigeach, agus thèid an ìre gràbhaladh (Ìre Gràbhaladh, an ìre de ghràbhaladh ann an ùine shònraichte) a mheudachadh 10 uiread an taca ri gràbhaladh cationach no gràbhaladh radicals saor leis fhèin. Chan e a-mhàin gun urrainn don dòigh seo ìre gràbhaladh gràbhaladh sìos anisotropic a mheudachadh, ach cuideachd fuasgladh fhaighinn air duilgheadas fuigheall polymer às dèidh gràbhaladh. Canar gràbhaladh ian ath-ghnìomhach (RIE) ris an dòigh seo. Is e prìomh adhbhar soirbheachas gràbhaladh RIE gas stòr plasma a lorg a tha freagarrach airson am film a ghràbhaladh. Nota: Is e gràbhaladh RIE a th’ ann an gràbhaladh plasma, agus faodar an dà rud a mheas mar an aon bhun-bheachd.
4. Ìre Greabaidh agus Clàr-amais Coileanaidh Cridhe
Figear 4. Clàr-amais Coileanaidh Cridhe-Etch a thaobh Ìre Etch
Tha an ìre gràbhaidh a’ toirt iomradh air doimhneachd an fhilm a thathar an dùil a ruighinn ann an aon mhionaid. Mar sin dè tha e a’ ciallachadh gu bheil an ìre gràbhaidh ag atharrachadh bho phàirt gu pàirt air aon wafer?
Tha seo a’ ciallachadh gu bheil doimhneachd an ghràbhaladh ag atharrachadh bho phàirt gu pàirt air an wafer. Air an adhbhar seo, tha e glè chudromach am puing crìochnachaidh (EOP) a shuidheachadh far am bu chòir don ghràbhaladh stad le bhith a’ beachdachadh air an ìre ghràbhaladh chuibheasach agus an doimhneachd ghràbhaladh. Fiù mura h-eil an EOP air a shuidheachadh, tha cuid de raointean ann fhathast far a bheil doimhneachd an ghràbhaladh nas doimhne (cus-ghràbhadh) no nas eu-domhainn (fo-ghràbhadh) na bha dùil an toiseach. Ach, bidh fo-ghràbhadh ag adhbhrachadh barrachd milleadh na cus-ghràbhadh rè gràbhaladh. Leis ma tha fo-ghràbhadh ann, cuiridh am pàirt fo-ghràbhadh bacadh air pròiseasan às dèidh sin leithid implantachadh ian.
Aig an aon àm, ’s e roghnachd (air a thomhas le ìre greabaidh) prìomh chomharradh coileanaidh a’ phròiseis greabaidh. Tha an ìre tomhais stèidhichte air coimeas a dhèanamh eadar ìre greabaidh an t-sreath masg (film photoresist, film ocsaid, film silicon nitride, msaa.) agus an t-sreath targaid. Tha seo a’ ciallachadh, mar as àirde an roghnachd, ’s ann as luaithe a thèid an t-sreath targaid a ghrabadh. Mar as àirde an ìre de mhion-atharrachadh, ’s ann as àirde an riatanas roghnachd gus dèanamh cinnteach gum faodar pàtrain mìne a thaisbeanadh gu foirfe. Leis gu bheil an stiùireadh greabaidh dìreach, tha roghnachd greabaidh cationach ìosal, agus tha roghnachd greabaidh radaigeach àrd, a leasaicheas roghnachd RIE.
5. Pròiseas gràbhaladh
Figear 5. Pròiseas gràbhaladh
An toiseach, thèid an t-uaifear a chur ann an àmhainn ocsaididh le teòthachd air a chumail eadar 800 agus 1000 ℃, agus an uairsin thèid film silicon dà-ogsaid (SiO2) le feartan àrd-inslithe a chruthachadh air uachdar an uaifeir le dòigh thioram. An uairsin, thèid am pròiseas tasgadh a thòiseachadh gus sreath silicon no sreath giùlain a chruthachadh air an fhilm ocsaid le tasgadh ceimigeach smùid (CVD) / tasgadh ceò corporra (PVD). Ma thèid sreath silicon a chruthachadh, faodar pròiseas sgaoilidh neo-ghlainead a dhèanamh gus an giùlan a mheudachadh ma tha sin riatanach. Rè a’ phròiseas sgaoilidh neo-ghlainead, bidh iomadh neo-ghlainead air an cur ris a-rithist is a-rithist.
Aig an àm seo, bu chòir an còmhdach inslitheach agus an còmhdach polysilicon a chur còmhla airson gràbhaladh. An toiseach, thathar a’ cleachdadh photoresist. Às dèidh sin, thèid masg a chur air an fhilm photoresist agus thèid nochdadh fliuch a dhèanamh le bhith ga bhogadh gus am pàtran a tha thu ag iarraidh (do-fhaicsinneach don t-sùil rùisgte) a chlò-bhualadh air an fhilm photoresist. Nuair a nochdas cruth-iomaill a’ phàtrain le leasachadh, thèid an photoresist san raon mothachail air solas a thoirt air falbh. An uairsin, thèid an t-uaif a chaidh a phròiseasadh leis a’ phròiseas photolithography a ghluasad chun phròiseas gràbhaladh airson gràbhaladh tioram.
Bithear a’ dèanamh gràbhaladh tioram sa mhòr-chuid le gràbhaladh ian ath-ghnìomhach (RIE), anns a bheil gràbhaladh air ath-aithris sa mhòr-chuid le bhith a’ cur an àite a’ ghas tùsail a tha freagarrach airson gach film. Tha gràbhaladh tioram agus gràbhaladh fliuch le chèile ag amas air co-mheas taobh (luach A/R) an gràbhaladh a mheudachadh. A bharrachd air an sin, feumar glanadh cunbhalach gus am polymer a tha air cruinneachadh aig bonn an tuill (am beàrn a chaidh a chruthachadh leis a’ ghràbhaladh) a thoirt air falbh. Is e am puing chudromach gum bu chòir na caochladairean uile (leithid stuthan, gas tùsail, ùine, cruth agus sreath) atharrachadh gu h-organach gus dèanamh cinnteach gum faod an fhuasgladh glanaidh no gas tùsail plasma sruthadh sìos gu bonn an trannsa. Feumaidh atharrachadh beag ann an caochladair ath-àireamhachadh caochladairean eile, agus thèid am pròiseas ath-àireamhachaidh seo ath-aithris gus am bi e a’ coinneachadh ri adhbhar gach ìre. O chionn ghoirid, tha sreathan monoatomic leithid sreathan tasgadh sreath atamach (ALD) air fàs nas taine agus nas cruaidhe. Mar sin, tha teicneòlas gràbhaladh a’ gluasad a dh’ionnsaigh cleachdadh teòthachd agus cuideaman ìosal. Tha am pròiseas gràbhaladh ag amas air smachd a chumail air an tomhas èiginneach (CD) gus pàtrain mìn a thoirt gu buil agus dèanamh cinnteach gu bheil duilgheadasan air adhbhrachadh leis a’ phròiseas gràbhaladh air an seachnadh, gu sònraichte fo-ghràbhaladh agus duilgheadasan co-cheangailte ri toirt air falbh fuigheall. Tha an dà artaigil gu h-àrd air gràbhaladh ag amas air tuigse a thoirt do luchd-leughaidh air adhbhar a’ phròiseis gràbhaladh, na cnapan-starra a thaobh na h-amasan gu h-àrd a choileanadh, agus na comharran coileanaidh a thathas a’ cleachdadh gus faighinn thairis air na cnapan-starra sin.
Àm puist: 10 Sultain 2024