Gravure mouye byen bonè te ankouraje devlopman pwosesis netwayaj oswa sann. Jodi a, grave sèk lè l sèvi avèk plasma vin tounen prensipal la.pwosesis gravePlasma a gen ladan l elektwon, kasyon ak radikal. Enèji ki aplike nan plasma a lakòz elektwon ki pi ekstèn nan gaz sous la ki nan yon eta net yo retire, kidonk konvèti elektwon sa yo an kasyon.
Anplis de sa, atòm enpafè nan molekil yo ka retire lè yo aplike enèji pou fòme radikal elektrikman net. Gravure sèk itilize kasyon ak radikal ki fòme plasma, kote kasyon yo anizotropik (apwopriye pou grave nan yon sèten direksyon) epi radikal yo izotropik (apwopriye pou grave nan tout direksyon). Kantite radikal yo pi plis pase kantite kasyon yo. Nan ka sa a, grave sèk la ta dwe izotropik tankou grave mouye.
Sepandan, se grave anizotropik grave sèk la ki fè sikui ultra-miniaturize yo posib. Ki rezon pou sa? Anplis de sa, vitès grave kasyon ak radikal yo trè dousman. Donk, kijan nou ka aplike metòd grave plasma nan pwodiksyon an mas fas a enpèfeksyon sa a?
1. Rapò Aspe (A/R)
Figi 1. Konsèp rapò aspè a ak enpak pwogrè teknolojik sou li.
Rapò aspè a se rapò lajè orizontal ak wotè vètikal (sa vle di, wotè divize pa lajè). Plis dimansyon kritik (CD) sikwi a piti, se plis valè rapò aspè a gwo. Sa vle di, sipoze yon valè rapò aspè 10 ak yon lajè 10nm, wotè twou ki fèt pandan pwosesis grave a ta dwe 100nm. Se poutèt sa, pou pwodwi pwochen jenerasyon ki mande ultra-miniaturizasyon (2D) oswa dansite wo (3D), valè rapò aspè ki trè wo yo nesesè pou asire ke kasyon yo ka penetre fim ki anba a pandan grave a.
Pou reyalize teknoloji ultra-miniaturizasyon ak yon dimansyon kritik mwens pase 10nm nan pwodwi 2D, valè rapò aspè kondansateur memwa aksè o aza dinamik (DRAM) lan ta dwe kenbe pi wo pase 100. Menm jan an tou, memwa flash 3D NAND mande tou valè rapò aspè ki pi wo pou anpile 256 kouch oswa plis kouch anpileman selil. Menm si kondisyon ki nesesè pou lòt pwosesis yo satisfè, pwodwi yo mande yo pa ka pwodui si...pwosesis gravepa nan nivo estanda a. Se poutèt sa teknoloji grave a ap vin pi plis enpòtan.
2. Apèsi sou grave plasma
Figi 2. Detèminasyon gaz sous plasma a selon kalite fim nan
Lè yo itilize yon tiyo kre, plis dyamèt tiyo a etwat, se plis likid la ap antre fasil, sa yo rele fenomèn kapilè a. Sepandan, si yo dwe fè yon twou (bout fèmen) nan zòn ki ekspoze a, antre likid la vin byen difisil. Se poutèt sa, piske gwosè kritik sikwi a te 3um a 5um nan mitan ane 1970 yo, sèkgravurpiti piti ranplase grave mouye kòm prensipal la. Sa vle di, byenke li iyonize, li pi fasil pou penetre twou fon paske volim yon sèl molekil pi piti pase volim yon molekil solisyon polymère òganik.
Pandan grave plasma a, yo ta dwe ajiste enteryè chanm pwosesis ki itilize pou grave a nan yon eta vakyòm anvan yo enjekte gaz sous plasma ki apwopriye pou kouch ki enpòtan an. Lè w ap grave fim oksid solid yo, yo ta dwe itilize gaz sous ki baze sou fliyò kabòn ki pi fò. Pou fim silikon oswa metal ki relativman fèb, yo ta dwe itilize gaz sous plasma ki baze sou klò.
Kidonk, kijan pou grave kouch pòtay la ak kouch izolan diyoksid Silisyòm (SiO2) ki anba a?
Premyèman, pou kouch pòtay la, yo ta dwe retire silikon an lè l sèvi avèk yon plasma ki baze sou klò (silikon + klò) ak selektivite grave polisilikon. Pou kouch izolan ki anba a, yo ta dwe grave fim diyoksid silikon an nan de etap lè l sèvi avèk yon gaz sous plasma ki baze sou fliyò kabòn (diyoksid silikon + tetrafluorid kabòn) ak yon selektivite ak efikasite grave ki pi fò.
3. Pwosesis grave iyon reyaktif (RIE oswa grave fizikochimik)
Figi 3. Avantaj grave iyon reyaktif (anizotropi ak gwo vitès grave)
Plasma gen tou de radikal lib izotropik ak kasyon anizotropik, kidonk kijan li fè grave anizotropik?
Gravure sèk plasma a fèt sitou pa grave ak iyon reyaktif (RIE, Reactive Ion Etching) oubyen aplikasyon ki baze sou metòd sa a. Nwayo metòd RIE a se febli fòs lyezon ant molekil sib yo nan fim nan lè yo atake zòn grave a ak kasyon anizotropik. Zòn febli a absòbe pa radikal lib yo, konbine avèk patikil ki fòme kouch la, konvèti an gaz (yon konpoze temèt) epi libere.
Malgre radikal lib yo gen karakteristik izotropik, molekil ki fòme sifas anba a (ki gen fòs lyezon ki febli pa atak kasyon yo) yo pi fasil pou radikal lib yo kaptire epi konvèti an nouvo konpoze pase mi bò ki gen yon fòs lyezon fò. Se poutèt sa, grave anba a vin tounen prensipal la. Patikil kaptire yo vin tounen gaz ak radikal lib, ki desorbe epi libere nan sifas la anba aksyon vakyòm nan.
Nan moman sa a, kasyon yo jwenn pa aksyon fizik ak radikal lib yo jwenn pa aksyon chimik yo konbine pou grave fizik ak chimik, epi vitès grave a (Etch Rate, degre grave nan yon sèten peryòd tan) ogmante pa 10 fwa konpare ak ka grave katyonik oswa grave radikal lib sèlman. Metòd sa a pa sèlman ka ogmante vitès grave grave anizotropik anba a, men tou rezoud pwoblèm rezidi polymère apre grave a. Metòd sa a rele grave iyon reyaktif (RIE). Kle siksè grave RIE a se jwenn yon gaz sous plasma ki apwopriye pou grave fim nan. Remak: Gravure plasma se grave RIE, epi de yo ka konsidere kòm menm konsèp la.
4. To Gravure ak Endis Pèfòmans Nwayo
Figi 4. Endèks Pèfòmans Gravure Nwayo ki gen rapò ak Vitès Gravure a
Vitès grave a refere a pwofondè fim nan ke yo espere atenn nan yon minit. Alò, kisa sa vle di ke vitès grave a varye de yon pati a yon lòt sou yon sèl waf?
Sa vle di pwofondè grave a varye de yon pati a yon lòt sou waf la. Pou rezon sa a, li trè enpòtan pou fikse pwen final la (EOP) kote grave a ta dwe sispann lè w konsidere vitès grave mwayèn nan ak pwofondè grave a. Menm si EOP a fikse, toujou gen kèk zòn kote pwofondè grave a pi fon (twòp grave) oswa pi fon (souf-grave) pase sa ki te prevwa okòmansman. Sepandan, grave ki pa ase lakòz plis domaj pase twòp grave pandan grave a. Paske nan ka grave ki pa ase, pati ki pa ase grave a ap anpeche pwosesis ki vin apre yo tankou enplantasyon iyon.
Pandanstan, selektivite (mezire pa vitès grave) se yon endikatè pèfòmans kle nan pwosesis grave a. Estanda mezi a baze sou konparezon vitès grave kouch mask la (fim fotorezist, fim oksid, fim nitrid silikon, elatriye) ak kouch sib la. Sa vle di ke pi wo selektivite a, se pi vit kouch sib la grave. Pi wo nivo miniaturizasyon an, se pi wo egzijans selektivite a pou asire ke modèl amann yo ka prezante parfe. Piske direksyon grave a dwat, selektivite grave kasyonik la ba, alòske selektivite grave radikal la wo, sa ki amelyore selektivite RIE a.
5. Pwosesis grave
Figi 5. Pwosesis grave
Premyèman, yo mete waf la nan yon founo oksidasyon ak yon tanperati ki kenbe ant 800 ak 1000 ℃, epi answit yo fòme yon fim diyoksid Silisyòm (SiO2) ki gen pwopriyete izolasyon segondè sou sifas waf la pa yon metòd sèk. Apre sa, yo antre nan pwosesis depo a pou fòme yon kouch Silisyòm oswa yon kouch kondiktif sou fim oksid la pa depo vapè chimik (CVD)/depo vapè fizik (PVD). Si yo fòme yon kouch Silisyòm, yo ka fè yon pwosesis difizyon enpurte pou ogmante konduktivite si sa nesesè. Pandan pwosesis difizyon enpurte a, souvan yo ajoute plizyè enpurte repete.
Nan moman sa a, yo ta dwe konbine kouch izolan an ak kouch polisilikon an pou grave. Premyèman, yo itilize yon fotorezist. Apre sa, yo mete yon mask sou fim fotorezist la epi yo fè ekspozisyon mouye pa imèsyon pou enprime modèl yo vle a (envizib a je toutouni) sou fim fotorezist la. Lè kontou modèl la parèt pa devlopman, yo retire fotorezist la nan zòn fotosansib la. Apre sa, yo transfere waf la ki trete pa pwosesis fotolitografi a nan pwosesis grave a pou grave sèk.
Gravure sèk fèt sitou pa grave iyon reyaktif (RIE), kote grave a repete sitou lè yo ranplase gaz sous ki apwopriye pou chak fim. Ni grave sèk ni grave mouye gen pou objektif ogmante rapò aspè (valè A/R) grave a. Anplis de sa, netwayaj regilye nesesè pou retire polymère ki akimile nan fon twou a (espas ki fòme pa grave a). Pwen enpòtan an se ke tout varyab yo (tankou materyèl, gaz sous, tan, fòm ak sekans) ta dwe ajiste òganikman pou asire ke solisyon netwayaj la oswa gaz sous plasma a ka koule desann nan fon twou a. Yon ti chanjman nan yon varyab mande pou rekalkile lòt varyab yo, epi pwosesis rekalkile sa a repete jiskaske li satisfè objektif chak etap. Dènyèman, kouch monoatomik tankou kouch depo kouch atomik (ALD) yo vin pi mens ak pi di. Se poutèt sa, teknoloji grave a ap deplase nan direksyon pou itilizasyon tanperati ak presyon ki ba. Pwosesis grave a gen pou objektif kontwole dimansyon kritik la (CD) pou pwodui modèl amann epi asire ke pwoblèm ki koze pa pwosesis grave a evite, espesyalman sou-gravure ak pwoblèm ki gen rapò ak retire rezidi. De atik ki anwo yo sou gravur gen pou objektif pou bay lektè yo yon konpreyansyon sou objektif pwosesis gravur a, obstak ki anpeche atenn objektif ki anwo yo, ak endikatè pèfòmans yo itilize pou simonte obstak sa yo.
Dat piblikasyon: 10 septanm 2024