Раното влажно јоргање го поттикна развојот на процесите на чистење или пепелење. Денес, сувото јоргање со употреба на плазма стана мејнстрим.процес на гравирањеПлазмата се состои од електрони, катјони и радикали. Енергијата применета на плазмата предизвикува одвојување на најоддалечените електрони од изворниот гас во неутрална состојба, со што овие електрони се претвораат во катјони.
Покрај тоа, несовршените атоми во молекулите можат да се отстранат со примена на енергија за да се формираат електрично неутрални радикали. Сувото јоргање користи катјони и радикали кои ја сочинуваат плазмата, каде што катјоните се анизотропни (погодни за јоргање во одредена насока), а радикалите се изотропни (погодни за јоргање во сите насоки). Бројот на радикали е далеку поголем од бројот на катјони. Во овој случај, сувото јоргање треба да биде изотропно како влажното јоргање.
Сепак, токму анизотропското јоргање на сувото јоргање овозможува ултра-минијатуризирани кола. Која е причината за ова? Покрај тоа, брзината на јоргање на катјоните и радикалите е многу бавна. Па, како можеме да ги примениме методите на плазма јоргање во масовно производство соочени со овој недостаток?
1. Сооднос на ширина и висина (A/R)
Слика 1. Концептот на сооднос на ширина и висина и влијанието на технолошкиот напредок врз него
Соодносот на ширина и висина е односот на хоризонталната ширина и вертикалната висина (т.е. висината поделена со ширината). Колку е помала критичната димензија (CD) на колото, толку е поголема вредноста на соодносот на ширина и висина. Тоа е, претпоставувајќи вредност на соодносот на ширина и висина од 10 и ширина од 10 nm, висината на дупката издупчена за време на процесот на јорганизирање треба да биде 100 nm. Затоа, за производи од следната генерација кои бараат ултра-минијатуризација (2D) или висока густина (3D), потребни се екстремно високи вредности на соодносот на ширина и висина за да се обезбеди дека катјоните можат да навлезат во долниот филм за време на јорганизирањето.
За да се постигне технологија на ултра-минијатуризација со критична димензија помала од 10nm кај 2D производите, вредноста на соодносот на ширина и висина на кондензаторот на динамичката меморија за случаен пристап (DRAM) треба да се одржува над 100. Слично на тоа, 3D NAND флеш меморијата, исто така, бара повисоки вредности на соодносот на ширина и висина за да се наредат 256 или повеќе слоеви на ќелии. Дури и ако се исполнети условите потребни за други процеси, потребните производи не можат да се произведат акопроцес на гравирањене е на ниво. Затоа технологијата за гравирање станува сè поважна.
2. Преглед на плазматско јоргање
Слика 2. Одредување на гасот од изворот на плазма според типот на филм
Кога се користи шуплива цевка, колку е потесен дијаметарот на цевката, толку полесно влегува течноста, што е таканаречен капиларен феномен. Меѓутоа, ако треба да се дупчи дупка (затворен крај) во изложената област, внесувањето на течноста станува доста тешко. Затоа, бидејќи критичната големина на колото била од 3 μm до 5 μm во средината на 1970-тите, суватагравирањепостепено го замени влажното гравирање како мејнстрим. Тоа е, иако јонизирано, полесно е да се пробие во длабоки дупки бидејќи волуменот на една молекула е помал од волуменот на молекулата на раствор од органски полимер.
За време на плазматското јорганизирање, внатрешноста на комората за обработка што се користи за јорганизирање треба да се прилагоди на вакуумска состојба пред да се инјектира изворниот гас на плазмата соодветен за соодветниот слој. При јорганизирање на цврсти оксидни филмови, треба да се користат посилни изворни гасови на база на јаглероден флуорид. За релативно слаби силициумски или метални филмови, треба да се користат изворни гасови на база на хлор на база на плазма.
Значи, како треба да се гравира слојот на портата и основниот изолациски слој од силициум диоксид (SiO2)?
Прво, за слојот на портата, силициумот треба да се отстрани со употреба на плазма базирана на хлор (силициум + хлор) со селективност на полисилициумско јоргање. За долниот изолационен слој, филмот од силициум диоксид треба да се јоргане во два чекора со употреба на изворен гас на плазма базиран на јаглерод флуорид (силициум диоксид + јаглерод тетрафлуорид) со посилна селективност и ефикасност на јоргање.
3. Процес на реактивно јонско јонизирање (RIE или физичкохемиско јонизирање)
Слика 3. Предности на реактивно јонско јонизирање (анизотропија и висока брзина на јонизирање)
Плазмата содржи и изотропни слободни радикали и анизотропни катјони, па како врши анизотропно јоргање?
Сувото плазматско јодирање главно се изведува со реактивно јонско јодирање (RIE, Reactive Ion Etching) или апликации базирани на овој метод. Јадрото на RIE методот е да ја ослабне силата на врзување помеѓу целните молекули во филмот со напаѓање на областа на јодирање со анизотропни катјони. Ослабената област се апсорбира од слободните радикали, се комбинира со честичките што го сочинуваат слојот, се претвора во гас (испарливо соединение) и се ослободува.
Иако слободните радикали имаат изотропни карактеристики, молекулите што ја сочинуваат долната површина (чија сила на врзување е ослабена од нападот на катјоните) полесно се заробуваат од слободните радикали и се претвораат во нови соединенија отколку страничните ѕидови со силна сила на врзување. Затоа, надолното гравирање станува мејнстрим. Заробените честички стануваат гас со слободни радикали, кои се десорбираат и ослободуваат од површината под дејство на вакуум.
Во овој момент, катјоните добиени со физичко дејство и слободните радикали добиени со хемиско дејство се комбинираат за физичко и хемиско јорганизирање, а брзината на јорганизирање (Etch Rate, степенот на јорганизирање во одреден временски период) се зголемува за 10 пати во споредба со случајот на катјонско јорганизирање или само со јорганизирање со слободни радикали. Овој метод не само што може да ја зголеми брзината на јорганизирање при анизотропно надолу јорганизирање, туку и да го реши проблемот со остатоци од полимер по јорганизирањето. Овој метод се нарекува реактивно јонско јонизирање (RIE). Клучот за успехот на RIE јорганизирањето е да се пронајде плазма извор на гас погоден за јорганизирање на филмот. Забелешка: Плазма јорганизирањето е RIE јорганизирање, и двата може да се сметаат за ист концепт.
4. Стапка на гравирање и индекс на перформанси на јадрото
Слика 4. Индекс на основни перформанси на јодирање поврзан со стапката на јодирање
Брзината на једирање се однесува на длабочината на филмот што се очекува да се достигне за една минута. Па што значи тоа што брзината на једирање варира од дел до дел на една плочка?
Ова значи дека длабочината на јорганизирање варира од дел до дел на плочката. Поради оваа причина, многу е важно да се постави крајната точка (EOP) каде што јорганизирањето треба да престане, земајќи ги предвид просечната брзина на јорганизирање и длабочината на јорганизирање. Дури и ако EOP е поставена, сè уште има некои области каде што длабочината на јорганизирање е подлабока (прекумерно јорганизирано) или поплитка (недоволно јорганизирано) од првично планираното. Сепак, недоволното јорганизирање предизвикува поголема штета отколку прекумерното јорганизирање за време на јорганизирањето. Бидејќи во случај на недоволно јорганизирање, недоволно јорганизираниот дел ќе ги попречи последователните процеси како што е имплантацијата на јони.
Во меѓувреме, селективноста (мерена со брзина на јорганизирање) е клучен индикатор за перформансите на процесот на јорганизирање. Стандардот за мерење се базира на споредба на брзината на јорганизирање на слојот на маска (фоторезист филм, оксиден филм, силициум нитриден филм, итн.) и целниот слој. Ова значи дека колку е поголема селективноста, толку побрзо се јорганизира целниот слој. Колку е повисоко нивото на минијатуризација, толку е поголем условот за селективност за да се осигури дека фините шеми можат совршено да се претстават. Бидејќи насоката на јорганизирање е права, селективноста на катјонско јорганизирање е ниска, додека селективноста на радикално јорганизирање е висока, што ја подобрува селективноста на RIE.
5. Процес на гравирање
Слика 5. Процес на бакирање
Прво, плочката се става во оксидациска печка со температура што се одржува помеѓу 800 и 1000℃, а потоа на површината на плочката се формира филм од силициум диоксид (SiO2) со високи изолациски својства со сув метод. Потоа, се започнува со процесот на таложење за да се формира силиконски слој или спроводлив слој на оксидниот филм со хемиско таложење на пареа (CVD)/физичко таложење на пареа (PVD). Ако се формира силиконски слој, може да се изврши процес на дифузија на нечистотии за да се зголеми спроводливоста доколку е потребно. За време на процесот на дифузија на нечистотии, честопати се додаваат повеќе нечистотии постојано.
Во овој момент, изолациониот слој и полисилициумскиот слој треба да се комбинираат за јоргање. Прво, се користи фоторезист. Потоа, на фоторезистичниот филм се поставува маска и се врши влажна експозиција со потопување за да се втисне посакуваниот шаблон (невидлив за голо око) на фоторезистичниот филм. Кога контурата на шаблонот ќе се открие со развој, фоторезистот во фотосензитивната област се отстранува. Потоа, плочката обработена со процесот на фотолитографија се пренесува во процесот на јоргање за суво јоргање.
Сувото јонизирање главно се изведува со реактивно јонско јонизирање (RIE), при што јонизирањето се повторува главно со замена на изворниот гас погоден за секој филм. И сувото јонизирање и влажното јонизирање имаат за цел да го зголемат соодносот на ширина и висина (A/R вредност) на јонизирањето. Покрај тоа, потребно е редовно чистење за да се отстрани полимерот акумулиран на дното на дупката (празнината формирана со јонизирање). Важна поента е дека сите променливи (како што се материјали, изворен гас, време, форма и секвенца) треба органски да се прилагодат за да се обезбеди дека растворот за чистење или изворниот гас од плазма може да тече надолу кон дното на ровот. Мала промена во променливата бара повторно пресметување на другите променливи, а овој процес на повторно пресметување се повторува сè додека не ја исполни целта на секоја фаза. Неодамна, моноатомските слоеви како што се слоевите на таложење на атомски слоеви (ALD) станаа потенки и поцврсти. Затоа, технологијата на јонизирање се движи кон употреба на ниски температури и притисоци. Процесот на јонизирање има за цел да ја контролира критичната димензија (CD) за да се создадат фини шеми и да се обезбеди избегнување на проблемите предизвикани од процесот на јонизирање, особено недоволно јонизирање и проблеми поврзани со отстранување на остатоци. Горенаведените две статии за бакрорез имаат за цел да им обезбедат на читателите разбирање за целта на процесот на бакрорез, пречките за постигнување на горенаведените цели и индикаторите за перформанси што се користат за надминување на таквите пречки.
Време на објавување: 10 септември 2024 година