प्रारम्भिक भिजेको नक्काशीले सफाई वा खरानी बनाउने प्रक्रियाहरूको विकासलाई बढावा दियो। आज, प्लाज्मा प्रयोग गरेर सुख्खा नक्काशी मुख्यधारा बनेको छ।नक्काशी प्रक्रिया। प्लाज्मामा इलेक्ट्रोन, क्याशन र रेडिकलहरू हुन्छन्। प्लाज्मामा लागू हुने ऊर्जाले तटस्थ अवस्थामा रहेको स्रोत ग्यासको सबैभन्दा बाहिरी इलेक्ट्रोनहरूलाई निकाल्छ, जसले गर्दा यी इलेक्ट्रोनहरू क्याशनमा परिणत हुन्छन्।
यसको अतिरिक्त, विद्युतीय रूपमा तटस्थ रेडिकलहरू बनाउन ऊर्जा प्रयोग गरेर अणुहरूमा भएका अपूर्ण परमाणुहरूलाई हटाउन सकिन्छ। सुख्खा इचिङले प्लाज्मा बनाउने क्यासनहरू र रेडिकलहरू प्रयोग गर्दछ, जहाँ क्यासनहरू एनिसोट्रोपिक हुन्छन् (निश्चित दिशामा इचिङको लागि उपयुक्त) र रेडिकलहरू आइसोट्रोपिक हुन्छन् (सबै दिशामा इचिङको लागि उपयुक्त)। रेडिकलहरूको संख्या क्यासनहरूको संख्या भन्दा धेरै बढी हुन्छ। यस अवस्थामा, सुख्खा इचिङ भिजेको इचिङ जस्तै आइसोट्रोपिक हुनुपर्छ।
यद्यपि, यो ड्राई एचिंगको एनिसोट्रोपिक एचिंग हो जसले अल्ट्रा-मिनिएचुराइज्ड सर्किटहरू सम्भव बनाउँछ। यसको कारण के हो? यसको अतिरिक्त, क्याटेशन र रेडिकलहरूको एचिंग गति धेरै ढिलो छ। त्यसोभए हामी यो कमीको सामना गर्दा ठूलो उत्पादनमा प्लाज्मा एचिंग विधिहरू कसरी लागू गर्न सक्छौं?
१. पक्ष अनुपात (A/R)
चित्र १. पक्ष अनुपातको अवधारणा र यसमा प्राविधिक प्रगतिको प्रभाव
पक्ष अनुपात भनेको तेर्सो चौडाइ र ठाडो उचाइको अनुपात हो (अर्थात्, उचाइलाई चौडाइले भाग गर्दा)। सर्किटको महत्वपूर्ण आयाम (CD) जति सानो हुन्छ, पक्ष अनुपात मान त्यति नै ठूलो हुन्छ। अर्थात्, १० को पक्ष अनुपात मान र १०nm चौडाइ मान्दा, एचिङ प्रक्रियाको क्रममा ड्रिल गरिएको प्वालको उचाइ १००nm हुनुपर्छ। त्यसकारण, अल्ट्रा-मिनिएचुराइजेसन (२D) वा उच्च घनत्व (३D) आवश्यक पर्ने अर्को पुस्ताका उत्पादनहरूका लागि, एचिङको क्रममा क्याशनहरू तल्लो फिल्ममा प्रवेश गर्न सक्छन् भनी सुनिश्चित गर्न अत्यन्त उच्च पक्ष अनुपात मानहरू आवश्यक पर्दछ।
२D उत्पादनहरूमा १०nm भन्दा कमको महत्वपूर्ण आयाम भएको अल्ट्रा-मिनिएचुराइजेसन प्रविधि प्राप्त गर्न, गतिशील अनियमित पहुँच मेमोरी (DRAM) को क्यापेसिटर पक्ष अनुपात मान १०० भन्दा माथि कायम राख्नुपर्छ। त्यस्तै गरी, ३D NAND फ्ल्यास मेमोरीलाई २५६ तह वा सोभन्दा बढी सेल स्ट्याकिङ तहहरू स्ट्याक गर्न उच्च पक्ष अनुपात मानहरू पनि आवश्यक पर्दछ। अन्य प्रक्रियाहरूको लागि आवश्यक सर्तहरू पूरा भए पनि, आवश्यक उत्पादनहरू उत्पादन गर्न सकिँदैन यदिनक्काशी प्रक्रियास्तरीय छैन। त्यसैले एचिङ प्रविधि बढ्दो रूपमा महत्त्वपूर्ण हुँदै गइरहेको छ।
२. प्लाज्मा इचिङको सिंहावलोकन
चित्र २. फिल्म प्रकार अनुसार प्लाज्मा स्रोत ग्यास निर्धारण गर्ने
खोक्रो पाइप प्रयोग गर्दा, पाइपको व्यास जति साँघुरो हुन्छ, तरल पदार्थ प्रवेश गर्न त्यति नै सजिलो हुन्छ, जुन तथाकथित केशिका घटना हो। यद्यपि, यदि खुला क्षेत्रमा प्वाल (बन्द छेउ) ड्रिल गर्ने हो भने, तरल पदार्थको इनपुट धेरै गाह्रो हुन्छ। त्यसकारण, १९७० को दशकको मध्यमा सर्किटको महत्वपूर्ण आकार ३um देखि ५um भएकोले, सुख्खानक्काशीबिस्तारै मुख्यधाराको रूपमा वेट इचिङलाई प्रतिस्थापन गरेको छ। अर्थात्, आयनीकृत भए पनि, गहिरो प्वालहरू छिर्न सजिलो छ किनभने एकल अणुको आयतन जैविक पोलिमर घोल अणुको भन्दा सानो हुन्छ।
प्लाज्मा एचिङ गर्दा, एचिङको लागि प्रयोग गरिने प्रशोधन कक्षको भित्री भागलाई सम्बन्धित तहको लागि उपयुक्त प्लाज्मा स्रोत ग्यास इन्जेक्सन गर्नु अघि भ्याकुम अवस्थामा समायोजन गर्नुपर्छ। ठोस अक्साइड फिल्महरू एचिङ गर्दा, बलियो कार्बन फ्लोराइड-आधारित स्रोत ग्यासहरू प्रयोग गर्नुपर्छ। अपेक्षाकृत कमजोर सिलिकन वा धातु फिल्महरूको लागि, क्लोरिन-आधारित प्लाज्मा स्रोत ग्यासहरू प्रयोग गर्नुपर्छ।
त्यसो भए, गेट तह र अन्तर्निहित सिलिकन डाइअक्साइड (SiO2) इन्सुलेट तह कसरी नक्काशी गर्नुपर्छ?
पहिले, गेट तहको लागि, पोलिसिलिकन एचिङ सेलेक्टिभिटी भएको क्लोरिन-आधारित प्लाज्मा (सिलिकन + क्लोरिन) प्रयोग गरेर सिलिकन हटाउनु पर्छ। तल्लो इन्सुलेट तहको लागि, बलियो एचिङ सेलेक्टिभिटी र प्रभावकारिता भएको कार्बन फ्लोराइड-आधारित प्लाज्मा स्रोत ग्यास (सिलिकन डाइअक्साइड + कार्बन टेट्राफ्लोराइड) प्रयोग गरेर सिलिकन डाइअक्साइड फिल्मलाई दुई चरणमा एचिङ गर्नुपर्छ।
३. प्रतिक्रियाशील आयन एचिंग (RIE वा भौतिक-रासायनिक एचिंग) प्रक्रिया
चित्र ३. प्रतिक्रियाशील आयन इचिङका फाइदाहरू (एनिसोट्रोपी र उच्च इचिङ दर)
प्लाज्मामा आइसोट्रोपिक फ्री रेडिकल र एनिसोट्रोपिक क्याशन दुवै हुन्छन्, त्यसोभए यसले एनिसोट्रोपिक एचिंग कसरी गर्छ?
प्लाज्मा ड्राई एचिंग मुख्यतया प्रतिक्रियाशील आयन एचिंग (RIE, प्रतिक्रियाशील आयन एचिंग) वा यस विधिमा आधारित अनुप्रयोगहरूद्वारा गरिन्छ। RIE विधिको मूल उद्देश्य एनिसोट्रोपिक क्याशनहरूद्वारा एचिंग क्षेत्रलाई आक्रमण गरेर फिल्ममा लक्षित अणुहरू बीचको बन्धन बललाई कमजोर पार्नु हो। कमजोर क्षेत्रलाई तह बनाउने कणहरूसँग मिलाएर फ्री रेडिकलहरूद्वारा अवशोषित गरिन्छ, ग्यास (एक वाष्पशील यौगिक) मा रूपान्तरण गरिन्छ र छोडिन्छ।
यद्यपि फ्री रेडिकलहरूमा आइसोट्रोपिक विशेषताहरू हुन्छन्, तल्लो सतह बनाउने अणुहरू (जसको बन्धन बल क्याशनहरूको आक्रमणले कमजोर हुन्छ) बलियो बन्धन बल भएको साइड भित्ताहरू भन्दा फ्री रेडिकलहरूद्वारा सजिलै कब्जा गरिन्छ र नयाँ यौगिकहरूमा रूपान्तरण गरिन्छ। त्यसकारण, तलतिरको इचिंग मुख्यधारा बन्छ। कब्जा गरिएका कणहरू फ्री रेडिकलहरू सहित ग्यास बन्छन्, जुन भ्याकुमको कार्य अन्तर्गत सतहबाट अवशोषित र रिलिज हुन्छन्।
यस समयमा, भौतिक क्रियाद्वारा प्राप्त क्याशनहरू र रासायनिक क्रियाद्वारा प्राप्त मुक्त रेडिकलहरूलाई भौतिक र रासायनिक एचिंगको लागि संयोजन गरिन्छ, र एचिंग दर (एचिंग दर, निश्चित अवधिमा एचिंगको डिग्री) क्याशनिक एचिंग वा फ्री रेडिकल एचिंगको तुलनामा १० गुणाले बढाइन्छ। यो विधिले एनिसोट्रोपिक डाउनवर्ड एचिंगको एचिंग दर मात्र बढाउन सक्दैन, तर एचिंग पछि पोलिमर अवशेषको समस्या पनि समाधान गर्न सक्छ। यो विधिलाई प्रतिक्रियाशील आयन एचिंग (RIE) भनिन्छ। RIE एचिंगको सफलताको कुञ्जी भनेको फिल्म एचिंगको लागि उपयुक्त प्लाज्मा स्रोत ग्यास फेला पार्नु हो। नोट: प्लाज्मा एचिंग RIE एचिंग हो, र दुवैलाई एउटै अवधारणाको रूपमा मान्न सकिन्छ।
४. एच रेट र कोर प्रदर्शन सूचकांक
चित्र ४. एच दरसँग सम्बन्धित कोर एच प्रदर्शन सूचकांक
एच रेटले फिल्मको गहिराइलाई जनाउँछ जुन एक मिनेटमा पुग्ने अपेक्षा गरिएको छ। त्यसोभए एच रेट एकल वेफरमा भाग-भागमा फरक हुन्छ भन्ने के अर्थ हुन्छ?
यसको अर्थ वेफरमा एचको गहिराई भागअनुसार फरक हुन्छ। यस कारणले गर्दा, औसत एच दर र एचको गहिराईलाई विचार गरेर एचको अन्त्य बिन्दु (EOP) सेट गर्नु धेरै महत्त्वपूर्ण छ जहाँ एचको गहिराई रोकिनुपर्छ। EOP सेट गरिएको भए पनि, अझै पनि केही क्षेत्रहरू छन् जहाँ एचको गहिराई मूल रूपमा योजना गरिएको भन्दा गहिरो (अति-एच गरिएको) वा कम-एच गरिएको (अन्तर-एच गरिएको) छ। यद्यपि, एचको समयमा ओभर-एचिङ भन्दा कम-एचिङले बढी क्षति पुर्याउँछ। किनभने एचको अवस्थामा, एचको कम-एच गरिएको भागले आयन इम्प्लान्टेसन जस्ता पछिल्ला प्रक्रियाहरूमा बाधा पुर्याउँछ।
यसैबीच, चयनात्मकता (इच दर द्वारा मापन गरिएको) इचिंग प्रक्रियाको एक प्रमुख कार्यसम्पादन सूचक हो। मापन मानक मास्क तह (फोटोरेसिस्ट फिल्म, अक्साइड फिल्म, सिलिकन नाइट्राइड फिल्म, आदि) र लक्ष्य तहको इच दरको तुलनामा आधारित छ। यसको अर्थ यो हो कि चयनात्मकता जति उच्च हुन्छ, लक्ष्य तह त्यति नै छिटो इचिंग हुन्छ। लघुकरणको स्तर जति उच्च हुन्छ, राम्रो ढाँचाहरू पूर्ण रूपमा प्रस्तुत गर्न सकिन्छ भनेर सुनिश्चित गर्न चयनात्मकता आवश्यकता त्यति नै उच्च हुन्छ। इचिंग दिशा सीधा भएकोले, क्याशनिक इचिंगको चयनात्मकता कम हुन्छ, जबकि रेडिकल इचिंगको चयनात्मकता उच्च हुन्छ, जसले RIE को चयनात्मकता सुधार गर्दछ।
५. नक्काशी प्रक्रिया
चित्र ५. नक्काशी प्रक्रिया
पहिले, वेफरलाई ८०० र १००० डिग्री सेल्सियस बीचको तापक्रम कायम राखेर अक्सिडेशन भट्टीमा राखिन्छ, र त्यसपछि सुक्खा विधिद्वारा वेफरको सतहमा उच्च इन्सुलेशन गुणहरू भएको सिलिकन डाइअक्साइड (SiO2) फिल्म बनाइन्छ। त्यसपछि, रासायनिक वाष्प निक्षेपण (CVD)/भौतिक वाष्प निक्षेपण (PVD) द्वारा सिलिकन तह वा अक्साइड फिल्ममा प्रवाहकीय तह बनाउन निक्षेपण प्रक्रिया प्रविष्ट गरिन्छ। यदि सिलिकन तह बन्यो भने, आवश्यक भएमा चालकता बढाउन अशुद्धता प्रसार प्रक्रिया गर्न सकिन्छ। अशुद्धता प्रसार प्रक्रियाको क्रममा, धेरै अशुद्धताहरू बारम्बार थपिन्छन्।
यस समयमा, इन्सुलेट तह र पोलिसिलिकन तहलाई एचिङको लागि मिलाउनु पर्छ। पहिले, फोटोरेसिस्ट प्रयोग गरिन्छ। त्यसपछि, फोटोरेसिस्ट फिल्ममा मास्क राखिन्छ र फोटोरेसिस्ट फिल्ममा इच्छित ढाँचा (नाङ्गो आँखाले देख्न नसकिने) छाप्नको लागि डुबाएर भिजेको एक्सपोजर गरिन्छ। विकासद्वारा ढाँचाको रूपरेखा प्रकट भएपछि, फोटोसेन्सिटिभ क्षेत्रमा रहेको फोटोरेसिस्ट हटाइन्छ। त्यसपछि, फोटोलिथोग्राफी प्रक्रियाद्वारा प्रशोधित वेफरलाई सुख्खा एचिङको लागि एचिङ प्रक्रियामा स्थानान्तरण गरिन्छ।
सुख्खा इचिङ मुख्यतया प्रतिक्रियाशील आयन इचिङ (RIE) द्वारा गरिन्छ, जसमा इचिङ मुख्यतया प्रत्येक फिल्मको लागि उपयुक्त स्रोत ग्यासलाई प्रतिस्थापन गरेर दोहोर्याइन्छ। सुख्खा इचिङ र भिजेको इचिङ दुवैले इचिङको पक्ष अनुपात (A/R मान) बढाउने लक्ष्य राख्छन्। थप रूपमा, प्वालको तल जम्मा भएको पोलिमर (इचिङद्वारा बनेको खाडल) हटाउन नियमित सफाई आवश्यक छ। महत्त्वपूर्ण कुरा यो हो कि सबै चरहरू (जस्तै सामग्री, स्रोत ग्यास, समय, रूप र अनुक्रम) लाई जैविक रूपमा समायोजन गरिनुपर्छ ताकि सफाई समाधान वा प्लाज्मा स्रोत ग्यास खाडलको तल बग्न सक्छ। चरमा थोरै परिवर्तन गर्न अन्य चरहरूको पुन: गणना आवश्यक पर्दछ, र यो पुन: गणना प्रक्रिया प्रत्येक चरणको उद्देश्य पूरा नभएसम्म दोहोर्याइन्छ। हालै, परमाणु तह निक्षेपण (ALD) तहहरू जस्ता मोनोएटोमिक तहहरू पातलो र कडा भएका छन्। त्यसैले, इचिङ प्रविधि कम तापक्रम र दबाबको प्रयोग तर्फ अघि बढिरहेको छ। एचिङ प्रक्रियाको उद्देश्य महत्वपूर्ण आयाम (CD) लाई नियन्त्रण गर्नु हो जसले गर्दा राम्रो ढाँचाहरू उत्पादन हुन्छन् र एचिङ प्रक्रियाबाट हुने समस्याहरू, विशेष गरी कम-एचिङ र अवशेष हटाउने समस्याहरूबाट बच्न सकिन्छ भन्ने कुरा सुनिश्चित हुन्छ। एचिङ सम्बन्धी माथिका दुई लेखहरूले पाठकहरूलाई एचिङ प्रक्रियाको उद्देश्य, माथिका लक्ष्यहरू प्राप्त गर्नमा अवरोधहरू, र त्यस्ता अवरोधहरू पार गर्न प्रयोग गरिने कार्यसम्पादन सूचकहरूको बुझाइ प्रदान गर्ने लक्ष्य राख्छन्।
पोस्ट समय: सेप्टेम्बर-१०-२०२४