Snemma á tíðum stuðlaði blautetsun að þróun hreinsunar- eða öskubrennsluferla. Í dag er þurretsun með plasma orðin aðalstraumurinn.etsunarferliPlasma samanstendur af rafeindum, katjónum og stakeindum. Orkan sem beitt er á plasmað veldur því að ystu rafeindir upprunagassins í hlutlausu ástandi eru fjarlægðar og þannig umbreytist þessi rafeind í katjónir.
Að auki er hægt að fjarlægja ófullkomin atóm í sameindum með því að beita orku til að mynda rafmagnslega hlutlausa stakeindir. Þurretsun notar katjónir og stakeindir sem mynda plasma, þar sem katjónir eru anísótrópískar (hentugar til etsunar í ákveðna átt) og stakeindir eru ísótrópískar (hentugar til etsunar í allar áttir). Fjöldi stakeinda er mun meiri en fjöldi katjóna. Í þessu tilfelli ætti þurretsing að vera ísótrópísk eins og blautetsing.
Hins vegar er það anísótrópísk etsun þurretsunar sem gerir öfgafullar smágerðar rafrásir mögulegar. Hver er ástæðan fyrir þessu? Að auki er etshraði katjóna og stakeinda mjög hægur. Hvernig getum við þá beitt plasmaetsunaraðferðum í fjöldaframleiðslu frammi fyrir þessum annmarka?
1. Myndhlutfall (A/R)
Mynd 1. Hugtakið hlutfallslegt sjónarhorn og áhrif tækniframfara á það.
Hlutfallshlutfall er hlutfall láréttrar breiddar og lóðréttrar hæðar (þ.e. hæð deilt með breidd). Því minni sem gagnrýnin vídd (CD) rafrásarinnar er, því stærra er hlutfallsgildið. Það er að segja, miðað við hlutfallsgildið 10 og breidd 10 nm, þá ætti hæð gatsins sem borað er við etsunarferlið að vera 100 nm. Þess vegna, fyrir næstu kynslóð vara sem krefjast öfgafullrar smámyndunar (2D) eða mikillar þéttleika (3D), þarf afar hátt hlutfallsgildi til að tryggja að katjónir geti komist í gegnum botnfilmuna við etsun.
Til að ná fram tækni sem kallast ultra-smækkun með mikilvægri vídd minni en 10nm í 2D vörum, ætti að halda hlutfallsgildi þéttisins í dynamic handahófsaðgangsminni (DRAM) yfir 100. Á sama hátt þarf 3D NAND flassminni einnig hærri hlutfallsgildi til að stafla 256 lögum eða fleiri af frumustaflingslögum. Jafnvel þótt skilyrðin sem krafist er fyrir önnur ferli séu uppfyllt, er ekki hægt að framleiða nauðsynlegar vörur efetsunarferlier ekki í samræmi við staðalinn. Þess vegna er etsunartækni að verða sífellt mikilvægari.
2. Yfirlit yfir plasmaetsun
Mynd 2. Ákvörðun á plasmauppsprettugasi eftir gerð filmu
Þegar hol rör eru notuð, því þrengri sem þvermál rörsins er, því auðveldara er fyrir vökva að komast inn, sem er svokallað háræðarfyrirbæri. Hins vegar, ef bora á gat (lokaðan enda) á útsetta svæðinu, verður inntak vökvans nokkuð erfitt. Þess vegna, þar sem mikilvæg stærð hringrásarinnar var 3µm til 5µm um miðjan áttunda áratuginn, var þurr...etsunhefur smám saman komið í stað blautetsunar sem aðalstraumur. Það er að segja, þótt það sé jónað er auðveldara að komast í gegnum djúpar holur vegna þess að rúmmál einstakrar sameindar er minna en rúmmál lífrænnar fjölliðulausnar.
Við plasmaetsun ætti að stilla innra vinnsluhólfið sem notað er við etsun á lofttæmi áður en plasmagasi sem hentar viðkomandi lagi er sprautað inn. Við etsun á föstum oxíðfilmum ætti að nota sterkari kolefnis-flúoríð-bundin upprunalofttegundir. Fyrir tiltölulega veikar kísil- eða málmfilmur ætti að nota klór-bundin plasmagas.
Hvernig ætti þá að etsa hliðslagið og undirliggjandi einangrunarlagið úr kísildíoxíði (SiO2)?
Fyrst, fyrir hliðslagið, ætti að fjarlægja sílikon með klórbundnu plasma (sílikon + klór) með pólýsílikon etsunartækni. Fyrir neðra einangrunarlagið ætti að etsa kísildíoxíðfilmuna í tveimur skrefum með kolefnisflúoríð-bundnu plasmagjafagasi (sílikondíoxíð + koltetraflúoríð) með sterkari etsunartækni og skilvirkni.
3. Etsun með hvarfgjörnum jónum (RIE eða eðlisefnafræðileg etsun)
Mynd 3. Kostir við hvarfgjarna jónaetsun (ósamhverfa og mikill etshraði)
Plasma inniheldur bæði ísótrópíska sindurefna og anisótrópíska katjóna, svo hvernig framkvæmir það anisótrópíska etsun?
Þurrþ ...
Þótt sindurefni hafi ísótrópíska eiginleika, þá eru sameindir sem mynda botnflötinn (sem bindist af völdum árásar katjóna) auðveldara að fanga af sindurefnum og umbreyta í ný efnasambönd en hliðarveggir með sterkan bindist af. Þess vegna verður niður á við etsun aðalstraumurinn. Fangnar agnir verða að gasi með sindurefnum, sem eru afsogaðar og losaðar af yfirborðinu undir áhrifum lofttæmis.
Á þessum tíma eru katjónirnar sem myndast með eðlisfræðilegri virkni og sindurefnin sem myndast með efnafræðilegri virkni sameinuð fyrir eðlisfræðilega og efnafræðilega etsun, og etshraðinn (etshraði, etsunarstig á ákveðnu tímabili) er tífalt meiri en þegar um katjóníska etsun eða eingöngu er að ræða með sindurefnum. Þessi aðferð getur ekki aðeins aukið etsunarhraða anísótrópískrar niðuráviðsetningar, heldur einnig leyst vandamálið með fjölliðuleifar eftir etsun. Þessi aðferð er kölluð hvarfgjörn jónetun (RIE). Lykillinn að árangri RIE-etsunar er að finna plasmagjafagas sem hentar til að etsa filmuna. Athugið: Plasmaetsun er RIE-etsun og hægt er að líta á þetta tvennt sem sama hugtakið.
4. Etshraði og kjarnaafköstvísitala
Mynd 4. Afkastavísitala kjarnaetsunar tengd etshraða
Etshraði vísar til dýptar filmunnar sem búist er við að náist á einni mínútu. Hvað þýðir það þá að etshraðinn er breytilegur eftir hlutum á einni skífu?
Þetta þýðir að etsdýptin er mismunandi eftir hlutum á skífunni. Þess vegna er mjög mikilvægt að stilla endapunktinn (EOP) þar sem etsun á að stöðvast með því að taka tillit til meðaletshraða og etsdýptar. Jafnvel þótt EOP sé stillt eru samt sem áður svæði þar sem etsdýptin er dýpri (ofetsuð) eða grynnri (vanteinsuð) en upphaflega var áætlað. Hins vegar veldur vanteinsuð etsun meiri skaða en ofetsun við etsun. Því ef um vanteinsuð etsun er að ræða mun vanteinsuði hlutinn hindra síðari ferli eins og jónaígræðslu.
Á sama tíma er sértækni (mæld með etshraða) lykilmælikvarði á afköstum etsferlisins. Mælistaðallinn byggist á samanburði á etshraða grímulagsins (ljósþolsfilmu, oxíðfilmu, kísillnítríðfilmu o.s.frv.) og marklagsins. Þetta þýðir að því hærri sem sértæknin er, því hraðar er marklagið etsað. Því hærra sem smækkunarstigið er, því hærri er krafan um sértækni til að tryggja að fín mynstur geti verið fullkomlega framsett. Þar sem etsstefnan er bein er sértækni katjónískrar etsunar lág, en sértækni róttækrar etsunar er mikil, sem bætir sértækni RIE.
5. Etsunarferli
Mynd 5. Etsunarferli
Fyrst er skífan sett í oxunarofn við hitastig á milli 800 og 1000°C, og síðan er kísildíoxíð (SiO2) filma með mikilli einangrunareiginleika mynduð á yfirborði skífunnar með þurri aðferð. Næst er hafið útfellingarferlið til að mynda kísillag eða leiðandi lag á oxíðfilmunni með efnafræðilegri gufuútfellingu (CVD)/eðlisfræðilegri gufuútfellingu (PVD). Ef kísilllag myndast er hægt að framkvæma óhreinindadreifingarferli til að auka leiðni ef nauðsyn krefur. Við óhreinindadreifingarferlið eru mörg óhreinindi oft bætt við ítrekað.
Á þessum tímapunkti ætti að sameina einangrunarlagið og pólýsílikonlagið fyrir etsun. Fyrst er notað ljósþol. Því næst er gríma sett á ljósþolsfilmuna og blautútsetning framkvæmd með því að dýfa henni í bleyti til að prenta æskilegt mynstur (ósýnilegt berum augum) á ljósþolsfilmuna. Þegar útlínur mynstursins sjást við framköllunina er ljósþolið fjarlægt á ljósnæma svæðinu. Síðan er skífan, sem unnin er með ljósþrýstimyndatækni, flutt í etsunarferlið fyrir þurretsun.
Þurretsun er aðallega framkvæmd með hvarfgjarnri jónetningu (RIE), þar sem etsun er endurtekin aðallega með því að skipta um upprunagas sem hentar fyrir hverja filmu. Bæði þurretsun og blautetsun miða að því að auka hlutfallslegan lögun (A/R gildi) etsunarinnar. Að auki er regluleg hreinsun nauðsynleg til að fjarlægja fjölliðuna sem safnast fyrir neðst í holunni (bilið sem myndast við etsunina). Mikilvægt er að allar breytur (eins og efni, upprunagas, tími, form og röð) ættu að vera aðlagaðar lífrænt til að tryggja að hreinsilausnin eða plasmaupprunagasið geti runnið niður á botn skurðarins. Lítilsháttar breyting á breytu krefst endurútreiknings á öðrum breytum og þetta endurútreikningsferli er endurtekið þar til það uppfyllir tilgang hvers stigs. Nýlega hafa einstofna lög eins og atómlagsútfellingarlög (ALD) orðið þynnri og harðari. Þess vegna er etsunartækni að færast í átt að notkun lágs hitastigs og þrýstings. Etsunarferlið miðar að því að stjórna gagnrýninni vídd (CD) til að framleiða fín mynstur og tryggja að forðast sé vandamál sem orsakast af etsunarferlinu, sérstaklega vanetsun og vandamál sem tengjast fjarlægingu leifa. Ofangreindar tvær greinar um etsun miða að því að veita lesendum skilning á tilgangi etsunarferlisins, hindrunum við að ná ofangreindum markmiðum og þeim afkastavísum sem notaðir eru til að yfirstíga slíkar hindranir.
Birtingartími: 10. september 2024