Etsa teles awal nyengkuyung pangembangan proses pembersihan utawa awu. Saiki, etsa garing nggunakake plasma wis dadi arus utama.proses etsaPlasma kasusun saka elektron, kation, lan radikal. Energi sing ditrapake ing plasma nyebabake elektron paling njaba saka gas sumber ing kahanan netral dicopot, saengga ngowahi elektron kasebut dadi kation.
Kajaba iku, atom sing ora sampurna ing molekul bisa dicopot kanthi nggunakake energi kanggo mbentuk radikal netral listrik. Etsa garing nggunakake kation lan radikal sing mbentuk plasma, ing ngendi kation anisotropik (cocok kanggo etsa ing arah tartamtu) lan radikal isotropik (cocok kanggo etsa ing kabeh arah). Jumlah radikal luwih akeh tinimbang jumlah kation. Ing kasus iki, etsa garing kudu isotropik kaya etsa teles.
Nanging, etsa anisotropik saka etsa garing sing ndadekake sirkuit ultra-miniatur bisa ditindakake. Apa alesane? Kajaba iku, kecepatan etsa kation lan radikal alon banget. Dadi kepiye carane ngetrapake metode etsa plasma kanggo produksi massal nalika ngadhepi kekurangan iki?
1. Rasio Aspek (A/R)
Gambar 1. Konsep rasio aspek lan dampak kemajuan teknologi marang konsep kasebut
Rasio Aspek yaiku rasio jembar horisontal karo dhuwur vertikal (yaiku, dhuwur dibagi karo jembar). Semakin cilik dimensi kritis (CD) sirkuit, semakin gedhe nilai rasio aspek. Yaiku, kanthi nganggep nilai rasio aspek 10 lan jembar 10nm, dhuwure bolongan sing dibor sajrone proses etsa kudune 100nm. Mulane, kanggo produk generasi sabanjure sing mbutuhake ultra-miniaturisasi (2D) utawa kapadhetan dhuwur (3D), nilai rasio aspek sing dhuwur banget dibutuhake kanggo mesthekake yen kation bisa nembus film ngisor sajrone etsa.
Kanggo entuk teknologi ultra-miniaturisasi kanthi dimensi kritis kurang saka 10nm ing produk 2D, nilai rasio aspek kapasitor saka memori akses acak dinamis (DRAM) kudu dijaga ing ndhuwur 100. Kajaba iku, memori flash NAND 3D uga mbutuhake nilai rasio aspek sing luwih dhuwur kanggo numpuk 256 lapisan utawa luwih saka lapisan penumpukan sel. Sanajan kahanan sing dibutuhake kanggo proses liyane wis dipenuhi, produk sing dibutuhake ora bisa diprodhuksi yenproses etsaora memenuhi standar. Mulané teknologi etsa saya tambah penting.
2. Ringkesan babagan etsa plasma
Gambar 2. Nemtokake gas sumber plasma miturut jinis film
Nalika pipa bolong digunakake, diameter pipa sing luwih sempit, cairan luwih gampang mlebu, sing diarani fenomena kapiler. Nanging, yen ana bolongan (pucuk sing ditutup) sing arep dibor ing area sing katon, input cairan dadi rada angel. Mulane, amarga ukuran kritis sirkuit kasebut yaiku 3um nganti 5um ing pertengahan taun 1970-an, garingukiranmboko sithik wis ngganti etsa teles minangka arus utama. Yaiku, sanajan terionisasi, luwih gampang nembus bolongan sing jero amarga volume molekul tunggal luwih cilik tinimbang molekul larutan polimer organik.
Sajrone etsa plasma, njero ruang pangolahan sing digunakake kanggo etsa kudu diatur menyang kahanan vakum sadurunge nyuntikake gas sumber plasma sing cocog kanggo lapisan sing cocog. Nalika ngetsa film oksida padat, gas sumber adhedhasar karbon fluorida sing luwih kuwat kudu digunakake. Kanggo film silikon utawa logam sing relatif ringkih, gas sumber plasma adhedhasar klorin kudu digunakake.
Dadi, kepiye carane lapisan gerbang lan lapisan insulasi silikon dioksida (SiO2) sing ndasari kudu diukir?
Kapisan, kanggo lapisan gerbang, silikon kudu diilangi nggunakake plasma berbasis klorin (silikon + klorin) kanthi selektivitas etsa polisilikon. Kanggo lapisan insulasi ngisor, film silikon dioksida kudu dietsa ing rong langkah nggunakake gas sumber plasma berbasis karbon fluorida (silikon dioksida + karbon tetrafluorida) kanthi selektivitas lan efektifitas etsa sing luwih kuwat.
3. Proses etsa ion reaktif (etsa RIE utawa fisikokimia)
Gambar 3. Kauntungan saka etsa ion reaktif (anisotropi lan tingkat etsa sing dhuwur)
Plasma ngandhut radikal bebas isotropik lan kation anisotropik, mula kepiye carane nindakake etsa anisotropik?
Etsa garing plasma utamane ditindakake kanthi etsa ion reaktif (RIE, Reactive Ion Etching) utawa aplikasi adhedhasar metode iki. Inti saka metode RIE yaiku kanggo nglemahake gaya ikatan antarane molekul target ing film kanthi nyerang area etsa nganggo kation anisotropik. Area sing wis ringkih diserep dening radikal bebas, digabungake karo partikel sing mbentuk lapisan kasebut, diowahi dadi gas (senyawa sing gampang nguap) lan dirilis.
Senajan radikal bebas nduweni karakteristik isotropik, molekul sing mbentuk permukaan ngisor (sing gaya ikatane dilemahake dening serangan kation) luwih gampang dicekel dening radikal bebas lan diowahi dadi senyawa anyar tinimbang dinding samping kanthi gaya ikatan sing kuwat. Mulane, etsa mudhun dadi arus utama. Partikel sing dicekel dadi gas karo radikal bebas, sing diserap lan dibebasake saka permukaan ing tumindak vakum.
Ing wektu iki, kation sing dipikolehi liwat aksi fisik lan radikal bebas sing dipikolehi liwat aksi kimia digabungake kanggo etsa fisik lan kimia, lan tingkat etsa (Tingkat Etsa, derajat etsa ing wektu tartamtu) tambah 10 kali lipat dibandhingake karo kasus etsa kationik utawa etsa radikal bebas wae. Cara iki ora mung bisa nambah tingkat etsa etsa anisotropik mudhun, nanging uga ngatasi masalah residu polimer sawise etsa. Cara iki diarani etsa ion reaktif (RIE). Kunci sukses etsa RIE yaiku nemokake gas sumber plasma sing cocog kanggo etsa film kasebut. Cathetan: Etsa plasma yaiku etsa RIE, lan loro-lorone bisa dianggep minangka konsep sing padha.
4. Tingkat Etch lan Indeks Kinerja Inti
Gambar 4. Indeks Kinerja Etch Inti sing ana gandhengane karo Tingkat Etch
Laju etsa nuduhake ambane film sing diarepake bisa digayuh sajrone sakmenit. Dadi apa tegese laju etsa beda-beda saka bagean siji menyang bagean liyane ing siji wafer?
Iki tegese ambane etsa beda-beda saka bagean siji menyang bagean liyane ing wafer. Mulane, penting banget kanggo nyetel titik pungkasan (EOP) ing ngendi etsa kudu mandheg kanthi nimbang tingkat etsa rata-rata lan ambane etsa. Sanajan EOP wis disetel, isih ana sawetara area ing ngendi ambane etsa luwih jero (over-etched) utawa luwih cethek (under-etched) tinimbang sing direncanakake wiwitane. Nanging, under-etching nyebabake kerusakan luwih akeh tinimbang over-etching sajrone etsa. Amarga ing kasus under-etching, bagean sing under-etched bakal ngalangi proses sabanjure kayata implantasi ion.
Sauntara kuwi, selektivitas (diukur nganggo tingkat etsa) minangka indikator kinerja utama proses etsa. Standar pangukuran adhedhasar perbandingan tingkat etsa lapisan topeng (film fotoresist, film oksida, film silikon nitrida, lan liya-liyane) lan lapisan target. Iki tegese luwih dhuwur selektivitas, luwih cepet lapisan target dietsa. Luwih dhuwur tingkat miniaturisasi, luwih dhuwur syarat selektivitas kanggo mesthekake yen pola sing apik bisa ditampilake kanthi sampurna. Amarga arah etsa lurus, selektivitas etsa kationik kurang, dene selektivitas etsa radikal dhuwur, sing nambah selektivitas RIE.
5. Proses ngukir
Gambar 5. Proses ngukir
Kapisan, wafer dilebokake ing tungku oksidasi kanthi suhu sing dijaga antarane 800 lan 1000℃, banjur film silikon dioksida (SiO2) kanthi sifat insulasi sing dhuwur dibentuk ing permukaan wafer kanthi metode garing. Sabanjure, proses deposisi dilebokake kanggo mbentuk lapisan silikon utawa lapisan konduktif ing film oksida kanthi deposisi uap kimia (CVD) / deposisi uap fisik (PVD). Yen lapisan silikon dibentuk, proses difusi pengotor bisa ditindakake kanggo nambah konduktivitas yen perlu. Sajrone proses difusi pengotor, pirang-pirang pengotor asring ditambahake bola-bali.
Ing wektu iki, lapisan insulasi lan lapisan polisilikon kudu digabungake kanggo ngetsa. Kapisan, photoresist digunakake. Sabanjure, topeng dilebokake ing film photoresist lan paparan teles ditindakake kanthi perendaman kanggo nyetak pola sing dikarepake (ora katon dening mripat langsung) ing film photoresist. Nalika garis besar pola katon dening pangembangan, photoresist ing area fotosensitif dicopot. Banjur, wafer sing diproses dening proses fotolitografi ditransfer menyang proses etsa kanggo ngetsa garing.
Etsa garing utamane ditindakake kanthi etsa ion reaktif (RIE), ing ngendi etsa diulang utamane kanthi ngganti gas sumber sing cocog kanggo saben film. Etsa garing lan etsa teles tujuane kanggo nambah rasio aspek (nilai A/R) saka etsa. Kajaba iku, reresik rutin dibutuhake kanggo mbusak polimer sing nglumpuk ing sisih ngisor bolongan (celah sing dibentuk dening etsa). Poin penting yaiku kabeh variabel (kayata bahan, gas sumber, wektu, bentuk lan urutan) kudu diatur kanthi organik kanggo mesthekake yen larutan pembersih utawa gas sumber plasma bisa mili mudhun menyang sisih ngisor parit. Owah-owahan cilik ing variabel mbutuhake itungan ulang variabel liyane, lan proses itungan ulang iki diulang nganti memenuhi tujuan saben tahap. Bubar, lapisan monoatomik kayata lapisan deposisi lapisan atom (ALD) dadi luwih tipis lan luwih atos. Mulane, teknologi etsa obah menyang panggunaan suhu lan tekanan sing endhek. Proses etsa tujuane kanggo ngontrol dimensi kritis (CD) kanggo ngasilake pola sing apik lan mesthekake yen masalah sing disebabake dening proses etsa bisa dihindari, utamane under-etsa lan masalah sing ana gandhengane karo penghapusan residu. Rong artikel babagan etsa ing ndhuwur nduweni tujuan kanggo menehi pangerten marang para pamaca babagan tujuan proses etsa, alangan kanggo nggayuh tujuan ing ndhuwur, lan indikator kinerja sing digunakake kanggo ngatasi alangan kasebut.
Wektu kiriman: 10-Sep-2024