L-inċiżjoni mxarrba bikrija ppromwoviet l-iżvilupp ta' proċessi ta' tindif jew tneħħija ta' rmied. Illum, l-inċiżjoni niexfa bl-użu tal-plażma saret l-aktar ħaġa komuni.proċess ta' inċiżjoniIl-plażma tikkonsisti minn elettroni, katjonijiet u radikali. L-enerġija applikata għall-plażma tikkawża li l-elettroni l-aktar 'il barra tal-gass tas-sors fi stat newtrali jitneħħew, u b'hekk dawn l-elettroni jiġu kkonvertiti f'katjonijiet.
Barra minn hekk, atomi imperfetti fil-molekuli jistgħu jitneħħew billi tiġi applikata l-enerġija biex jiffurmaw radikali elettrikament newtrali. L-inċiżjoni niexfa tuża katjonijiet u radikali li jiffurmaw il-plażma, fejn il-katjonijiet huma anisotropiċi (adattati għall-inċiżjoni f'ċerta direzzjoni) u r-radikali huma iżotropiċi (adattati għall-inċiżjoni fid-direzzjonijiet kollha). L-għadd ta' radikali huwa ħafna akbar mill-għadd ta' katjonijiet. F'dan il-każ, l-inċiżjoni niexfa għandha tkun iżotropika bħall-inċiżjoni mxarrba.
Madankollu, hija l-inċiżjoni anisotropika tal-inċiżjoni niexfa li tagħmel possibbli ċ-ċirkwiti ultra-minjaturizzati. X'inhi r-raġuni għal dan? Barra minn hekk, il-veloċità tal-inċiżjoni tal-katjonijiet u r-radikali hija bil-mod ħafna. Allura kif nistgħu napplikaw metodi ta' inċiżjoni bil-plażma għall-produzzjoni tal-massa fid-dawl ta' dan in-nuqqas?
1. Proporzjon tal-Aspett (A/R)
Figura 1. Il-kunċett tal-proporzjon tal-aspett u l-impatt tal-progress teknoloġiku fuqu
Il-Proporzjon tal-Aspett huwa l-proporzjon tal-wisa' orizzontali għall-għoli vertikali (jiġifieri, l-għoli diviż bil-wisa'). Iktar ma tkun żgħira d-dimensjoni kritika (CD) taċ-ċirkwit, iktar ikun kbir il-valur tal-proporzjon tal-aspett. Jiġifieri, jekk nassumu valur ta' proporzjon tal-aspett ta' 10 u wisa' ta' 10nm, l-għoli tat-toqba mtaqqba matul il-proċess tal-inċiżjoni għandu jkun ta' 100nm. Għalhekk, għal prodotti tal-ġenerazzjoni li jmiss li jeħtieġu ultra-minjaturizzazzjoni (2D) jew densità għolja (3D), huma meħtieġa valuri ta' proporzjon tal-aspett estremament għoljin biex jiżguraw li l-katjoni jkunu jistgħu jippenetraw il-film tal-qiegħ waqt l-inċiżjoni.
Biex tinkiseb teknoloġija ta' ultra-minjaturizzazzjoni b'dimensjoni kritika ta' inqas minn 10nm fi prodotti 2D, il-valur tal-proporzjon tal-aspett tal-kapaċitatur tal-memorja dinamika b'aċċess każwali (DRAM) għandu jinżamm 'il fuq minn 100. Bl-istess mod, il-memorja flash 3D NAND teħtieġ ukoll valuri ta' proporzjon tal-aspett ogħla biex tqiegħed 256 saff jew aktar ta' saffi ta' stivar taċ-ċelloli. Anke jekk il-kundizzjonijiet meħtieġa għal proċessi oħra jiġu ssodisfati, il-prodotti meħtieġa ma jistgħux jiġu prodotti jekkproċess ta' inċiżjonimhuwiex skont l-istandard. Huwa għalhekk li t-teknoloġija tal-inċiżjoni qed issir dejjem aktar importanti.
2. Ħarsa ġenerali lejn l-inċiżjoni bil-plażma
Figura 2. Determinazzjoni tal-gass tas-sors tal-plażma skont it-tip ta' film
Meta jintuża pajp vojt, iktar ma jkun dejjaq id-dijametru tal-pajp, iktar ikun faċli li jidħol il-likwidu, li huwa l-hekk imsejjaħ fenomenu kapillari. Madankollu, jekk ikun se jittaqqab toqba (tarf magħluq) fiż-żona esposta, id-dħul tal-likwidu jsir pjuttost diffiċli. Għalhekk, peress li d-daqs kritiku taċ-ċirkwit kien ta' 3um sa 5um f'nofs is-snin sebgħin, niexefinċiżjonigradwalment issostitwixxa l-inċiżjoni mxarrba bħala l-aktar metodu komuni. Jiġifieri, għalkemm jonizzat, huwa aktar faċli li tippenetra toqob fondi għaliex il-volum ta' molekula waħda huwa iżgħar minn dak ta' molekula ta' soluzzjoni ta' polimeru organiku.
Waqt l-inċiżjoni bil-plażma, l-intern tal-kompartiment tal-ipproċessar użat għall-inċiżjoni għandu jiġi aġġustat għal stat ta' vakwu qabel ma jiġi injettat il-gass tas-sors tal-plażma adattat għas-saff rilevanti. Meta jiġu inċiżi films ta' ossidu solidu, għandhom jintużaw gassijiet tas-sors ibbażati fuq il-fluworidu tal-karbonju aktar b'saħħithom. Għal films tas-silikon jew tal-metall relattivament dgħajfa, għandhom jintużaw gassijiet tas-sors tal-plażma bbażati fuq il-kloru.
Allura, kif għandhom jiġu inċiżi s-saff tal-bieb u s-saff iżolanti tad-dijossidu tas-silikon (SiO2) sottostanti?
L-ewwel, għas-saff tal-bieb, is-silikon għandu jitneħħa bl-użu ta' plażma bbażata fuq il-kloru (silikon + kloru) b'selettività ta' inċiżjoni tal-polisilikon. Għas-saff iżolanti tal-qiegħ, il-film tad-dijossidu tas-silikon għandu jiġi inċiż f'żewġ stadji bl-użu ta' gass tas-sors tal-plażma bbażat fuq il-fluworidu tal-karbonju (dijossidu tas-silikon + tetrafluworidu tal-karbonju) b'selettività u effettività ta' inċiżjoni aktar b'saħħithom.
3. Proċess ta' inċiżjoni jonika reattiva (RIE jew inċiżjoni fiżikokimika)
Figura 3. Vantaġġi tal-inċiżjoni tal-joni reattivi (anisotropija u rata għolja ta' inċiżjoni)
Il-plażma fiha kemm radikali ħielsa iżotropiċi kif ukoll katjoni anisotropiċi, allura kif twettaq inċiżjoni anisotropika?
L-inċiżjoni niexfa bil-plażma titwettaq prinċipalment permezz ta' inċiżjoni b'joni reattivi (RIE, Reactive Ion Etching) jew applikazzjonijiet ibbażati fuq dan il-metodu. Il-qalba tal-metodu RIE hija li ddgħajjef il-forza ta' rbit bejn il-molekuli fil-mira fil-film billi jattakka ż-żona tal-inċiżjoni b'katjonijiet anisotropiċi. Iż-żona mdgħajfa tiġi assorbita minn radikali ħielsa, flimkien mal-partiċelli li jiffurmaw is-saff, konvertita f'gass (kompost volatili) u rilaxxata.
Għalkemm ir-radikali ħielsa għandhom karatteristiċi iżotropiċi, il-molekuli li jiffurmaw il-wiċċ tal-qiegħ (li l-forza ta' rbit tagħhom tiddgħajjef bl-attakk tal-katjonijiet) jinqabdu aktar faċilment mir-radikali ħielsa u jiġu konvertiti f'komposti ġodda milli l-ħitan tal-ġenb b'forza ta' rbit qawwija. Għalhekk, l-inċiżjoni 'l isfel issir il-kurrent ewlieni. Il-partiċelli maqbuda jsiru gass bir-radikali ħielsa, li jiġu desorbiti u rilaxxati mill-wiċċ taħt l-azzjoni tal-vakwu.
F'dan il-ħin, il-katjonijiet miksuba b'azzjoni fiżika u r-radikali ħielsa miksuba b'azzjoni kimika huma kkombinati għal inċiżjoni fiżika u kimika, u r-rata ta' inċiżjoni (Etch Rate, il-grad ta' inċiżjoni f'ċertu perjodu ta' żmien) tiżdied b'10 darbiet meta mqabbla mal-każ ta' inċiżjoni katjonika jew inċiżjoni b'radikali ħielsa waħedhom. Dan il-metodu mhux biss jista' jżid ir-rata ta' inċiżjoni ta' inċiżjoni anisotropika 'l isfel, iżda wkoll isolvi l-problema tar-residwu tal-polimeru wara l-inċiżjoni. Dan il-metodu jissejjaħ inċiżjoni ta' joni reattivi (RIE). Iċ-ċavetta għas-suċċess tal-inċiżjoni RIE hija li ssib gass tas-sors tal-plażma adattat għall-inċiżjoni tal-film. Nota: L-inċiżjoni tal-plażma hija inċiżjoni RIE, u t-tnejn jistgħu jitqiesu bħala l-istess kunċett.
4. Ir-Rata tal-Inċiżjoni u l-Indiċi tal-Prestazzjoni tal-Qalba
Figura 4. L-Indiċi tal-Prestazzjoni tal-Inċiżjoni tal-Qalba relatat mar-Rata tal-Inċiżjoni
Ir-rata tal-inċiżjoni tirreferi għall-fond tal-film li huwa mistenni li jintlaħaq f'minuta. Allura xi tfisser li r-rata tal-inċiżjoni tvarja minn parti għal oħra fuq wejfer wieħed?
Dan ifisser li l-fond tal-inċiżjoni jvarja minn parti għal oħra fuq il-wejfer. Għal din ir-raġuni, huwa importanti ħafna li jiġi stabbilit il-punt tat-tmiem (EOP) fejn l-inċiżjoni għandha tieqaf billi jiġu kkunsidrati r-rata medja tal-inċiżjoni u l-fond tal-inċiżjoni. Anke jekk l-EOP ikun issettjat, xorta jkun hemm xi żoni fejn il-fond tal-inċiżjoni jkun aktar profond (inċiżjoni żejda) jew inqas profond (inċiżjoni insuffiċjenti) milli ppjanat oriġinarjament. Madankollu, inċiżjoni insuffiċjenti tikkawża aktar ħsara minn inċiżjoni żejda waqt l-inċiżjoni. Għaliex fil-każ ta' inċiżjoni insuffiċjenti, il-parti insuffiċjenti se tfixkel proċessi sussegwenti bħall-impjantazzjoni tal-joni.
Sadanittant, is-selettività (imkejla bir-rata ta' inċiżjoni) hija indikatur ewlieni tal-prestazzjoni tal-proċess ta' inċiżjoni. L-istandard tal-kejl huwa bbażat fuq it-tqabbil tar-rata ta' inċiżjoni tas-saff tal-maskra (film fotoreżistenti, film tal-ossidu, film tan-nitrid tas-silikon, eċċ.) u s-saff fil-mira. Dan ifisser li iktar ma tkun għolja s-selettività, iktar ma jkun mgħaġġel l-inċiżjoni tas-saff fil-mira. Iktar ma jkun għoli l-livell ta' minjaturizzazzjoni, iktar ikun għoli r-rekwiżit tas-selettività biex jiġi żgurat li mudelli fini jkunu jistgħu jiġu ppreżentati perfettament. Peress li d-direzzjoni tal-inċiżjoni hija dritta, is-selettività tal-inċiżjoni katjonika hija baxxa, filwaqt li s-selettività tal-inċiżjoni radikali hija għolja, li ttejjeb is-selettività tal-RIE.
5. Proċess ta' inċiżjoni
Figura 5. Proċess ta' inċiżjoni
L-ewwel, il-wejfer jitqiegħed f'forn ta' ossidazzjoni b'temperatura miżmuma bejn 800 u 1000℃, u mbagħad film tad-dijossidu tas-silikon (SiO2) bi proprjetajiet ta' insulazzjoni għolja jiġi ffurmat fuq il-wiċċ tal-wejfer permezz ta' metodu niexef. Imbagħad, jidħol fil-proċess ta' depożizzjoni biex jifforma saff tas-silikon jew saff konduttiv fuq il-film tal-ossidu permezz ta' depożizzjoni kimika tal-fwar (CVD)/depożizzjoni fiżika tal-fwar (PVD). Jekk jiġi ffurmat saff tas-silikon, jista' jsir proċess ta' diffużjoni tal-impurità biex tiżdied il-konduttività jekk meħtieġ. Matul il-proċess ta' diffużjoni tal-impurità, ħafna drabi jiżdiedu impuritajiet multipli ripetutament.
F'dan il-ħin, is-saff iżolanti u s-saff tal-polisilikon għandhom jingħaqdu għall-inċiżjoni. L-ewwel, jintuża fotoreżist. Sussegwentement, titqiegħed maskra fuq il-film tal-fotoreżist u titwettaq espożizzjoni mxarrba permezz ta' immersjoni biex jiġi stampat il-mudell mixtieq (inviżibbli għall-għajn) fuq il-film tal-fotoreżist. Meta l-kontorn tal-mudell jiġi żvelat permezz tal-iżvilupp, il-fotoreżist fiż-żona fotosensittiva jitneħħa. Imbagħad, il-wejfer ipproċessat bil-proċess tal-fotolitografija jiġi trasferit għall-proċess tal-inċiżjoni għal inċiżjoni niexfa.
L-inċiżjoni niexfa titwettaq prinċipalment permezz ta' inċiżjoni jonika reattiva (RIE), fejn l-inċiżjoni tiġi ripetuta prinċipalment billi jiġi sostitwit il-gass tas-sors adattat għal kull film. Kemm l-inċiżjoni niexfa kif ukoll l-inċiżjoni mxarrba għandhom l-għan li jżidu l-proporzjon tal-aspett (valur A/R) tal-inċiżjoni. Barra minn hekk, huwa meħtieġ tindif regolari biex jitneħħa l-polimeru akkumulat fil-qiegħ tat-toqba (id-distakk iffurmat mill-inċiżjoni). Il-punt importanti huwa li l-varjabbli kollha (bħal materjali, gass tas-sors, ħin, forma u sekwenza) għandhom jiġu aġġustati b'mod organiku biex jiġi żgurat li s-soluzzjoni tat-tindif jew il-gass tas-sors tal-plażma jkunu jistgħu jiċċirkolaw 'l isfel sal-qiegħ tat-trinka. Bidla żgħira f'varjabbli teħtieġ kalkolu mill-ġdid ta' varjabbli oħra, u dan il-proċess ta' kalkolu mill-ġdid jiġi ripetut sakemm jissodisfa l-iskop ta' kull stadju. Riċentement, saffi monoatomiċi bħas-saffi tad-depożizzjoni tas-saff atomiku (ALD) saru irqaq u aktar iebsin. Għalhekk, it-teknoloġija tal-inċiżjoni qed timxi lejn l-użu ta' temperaturi u pressjonijiet baxxi. Il-proċess tal-inċiżjoni għandu l-għan li jikkontrolla d-dimensjoni kritika (CD) biex jipproduċi mudelli fini u jiżgura li jiġu evitati l-problemi kkawżati mill-proċess tal-inċiżjoni, speċjalment in-nuqqas ta' inċiżjoni u problemi relatati mat-tneħħija tar-residwi. Iż-żewġ artikli ta’ hawn fuq dwar l-inċiżjoni għandhom l-għan li jipprovdu lill-qarrejja fehim tal-iskop tal-proċess tal-inċiżjoni, l-ostakli biex jintlaħqu l-għanijiet ta’ hawn fuq, u l-indikaturi tal-prestazzjoni użati biex jingħelbu dawn l-ostakli.
Ħin tal-posta: 10 ta' Settembru 2024