Gdhendja e hershme me lagështi nxiti zhvillimin e proceseve të pastrimit ose të hirit. Sot, gdhendja e thatë duke përdorur plazmë është bërë metoda kryesore.procesi i gdhendjesPlazma përbëhet nga elektrone, katione dhe radikale. Energjia e aplikuar në plazmë bën që elektronet më të jashtme të gazit burimor në gjendje neutrale të shkëputen, duke i shndërruar kështu këto elektrone në katione.
Përveç kësaj, atomet e papërsosura në molekula mund të hiqen duke aplikuar energji për të formuar radikale elektrikisht neutrale. Gdhendja e thatë përdor katione dhe radikale që përbëjnë plazmën, ku kationet janë anizotropikë (të përshtatshëm për gdhendje në një drejtim të caktuar) dhe radikalet janë izotropikë (të përshtatshëm për gdhendje në të gjitha drejtimet). Numri i radikaleve është shumë më i madh se numri i kationeve. Në këtë rast, gdhendja e thatë duhet të jetë izotropike si gdhendja e lagësht.
Megjithatë, është gdhendja anizotropike e gdhendjes së thatë që bën të mundur qarqet ultra-miniaturizuara. Cila është arsyeja për këtë? Përveç kësaj, shpejtësia e gdhendjes së kationeve dhe radikaleve është shumë e ngadaltë. Pra, si mund t'i zbatojmë metodat e gdhendjes me plazmë në prodhimin masiv përballë këtij mangësie?
1. Raporti i pamjes (A/R)
Figura 1. Koncepti i raportit të aspektit dhe ndikimi i progresit teknologjik në të
Raporti i aspektit është raporti i gjerësisë horizontale me lartësinë vertikale (domethënë, lartësia pjesëtuar me gjerësinë). Sa më i vogël të jetë dimensioni kritik (CD) i qarkut, aq më e madhe është vlera e raportit të aspektit. Kjo do të thotë, duke supozuar një vlerë të raportit të aspektit prej 10 dhe një gjerësi prej 10 nm, lartësia e vrimës së shpuar gjatë procesit të gdhendjes duhet të jetë 100 nm. Prandaj, për produktet e gjeneratës së ardhshme që kërkojnë ultra-miniaturizim (2D) ose dendësi të lartë (3D), kërkohen vlera jashtëzakonisht të larta të raportit të aspektit për të siguruar që kationet të mund të depërtojnë në filmin e poshtëm gjatë gdhendjes.
Për të arritur teknologjinë ultra-miniaturizimi me një dimension kritik prej më pak se 10 nm në produktet 2D, vlera e raportit të aspektit të kondensatorit të memories dinamike me akses të rastësishëm (DRAM) duhet të mbahet mbi 100. Në mënyrë të ngjashme, memoria flash 3D NAND kërkon gjithashtu vlera më të larta të raportit të aspektit për të grumbulluar 256 shtresa ose më shumë shtresa të qelizave që grumbullojnë shtresa. Edhe nëse plotësohen kushtet e kërkuara për procese të tjera, produktet e kërkuara nuk mund të prodhohen nëseprocesi i gdhendjesnuk është në përputhje me standardet. Kjo është arsyeja pse teknologjia e gdhendjes po bëhet gjithnjë e më e rëndësishme.
2. Përmbledhje e gdhendjes me plazmë
Figura 2. Përcaktimi i gazit burimor të plazmës sipas llojit të filmit
Kur përdoret një tub i zbrazët, sa më i ngushtë të jetë diametri i tubit, aq më e lehtë është që lëngu të hyjë në të, që është i ashtuquajturi fenomen kapilar. Megjithatë, nëse një vrimë (skaji i mbyllur) duhet të shpohet në zonën e ekspozuar, hyrja e lëngut bëhet mjaft e vështirë. Prandaj, meqenëse madhësia kritike e qarkut ishte 3um deri në 5um në mesin e viteve 1970, temperatura e thatë...gdhendjeka zëvendësuar gradualisht gdhendjen e lagësht si rrjedhë kryesore. Kjo do të thotë, megjithëse e jonizuar, është më e lehtë të depërtosh në vrima të thella sepse vëllimi i një molekule të vetme është më i vogël se ai i një molekule të tretësirës së polimerit organik.
Gjatë gdhendjes me plazmë, pjesa e brendshme e dhomës së përpunimit të përdorur për gdhendje duhet të rregullohet në një gjendje vakumi përpara se të injektohet gazi burimor i plazmës i përshtatshëm për shtresën përkatëse. Gjatë gdhendjes së filmave të oksidit të ngurtë, duhet të përdoren gazra burimorë më të fortë me bazë fluori karboni. Për filma relativisht të dobët silikoni ose metali, duhet të përdoren gazra burimorë plazme me bazë klori.
Pra, si duhet të gdhendet shtresa e portës dhe shtresa izoluese poshtë saj e dioksidit të silikonit (SiO2)?
Së pari, për shtresën e portës, silici duhet të hiqet duke përdorur një plazmë me bazë klori (silic + klor) me selektivitet gdhendjeje të polisiliconit. Për shtresën izoluese të poshtme, filmi i dioksidit të silicit duhet të gdhendet në dy hapa duke përdorur një gaz burim plazme me bazë fluoridi karboni (dioksid silici + tetrafluorid karboni) me selektivitet dhe efektivitet më të fortë gdhendjeje.
3. Procesi i gdhendjes me jone reaktive (RIE ose gdhendje fiziko-kimike)
Figura 3. Avantazhet e gdhendjes me jone reaktive (anizotropia dhe shkalla e lartë e gdhendjes)
Plazma përmban si radikale të lira izotropike ashtu edhe katione anizotropike, pra si e kryen ajo gdhendjen anizotropike?
Gdhendja e thatë me plazmë kryhet kryesisht me anë të gdhendjes me jone reaktive (RIE, Gdhendje me Jone Reaktive) ose aplikimeve të bazuara në këtë metodë. Thelbi i metodës RIE është dobësimi i forcës lidhëse midis molekulave të synuara në film duke sulmuar zonën e gdhendjes me katione anizotropike. Zona e dobësuar absorbohet nga radikalet e lira, kombinohet me grimcat që përbëjnë shtresën, shndërrohet në gaz (një përbërës i paqëndrueshëm) dhe lirohet.
Edhe pse radikalet e lira kanë karakteristika izotropike, molekulat që përbëjnë sipërfaqen e poshtme (forca lidhëse e të cilave dobësohet nga sulmi i kationeve) kapen më lehtë nga radikalet e lira dhe shndërrohen në komponime të reja sesa muret anësore me forcë të fortë lidhëse. Prandaj, gdhendja poshtë bëhet rrjedha kryesore. Grimcat e kapura bëhen gaz me radikale të lira, të cilat desorbohen dhe lirohen nga sipërfaqja nën veprimin e vakumit.
Në këtë kohë, kationet e përftuara nga veprimi fizik dhe radikalet e lira të përftuara nga veprimi kimik kombinohen për gdhendje fizike dhe kimike, dhe shkalla e gdhendjes (Etch Rate, shkalla e gdhendjes në një periudhë të caktuar kohore) rritet 10 herë krahasuar me rastin e gdhendjes kationike ose vetëm të gdhendjes me radikale të lira. Kjo metodë jo vetëm që mund të rrisë shkallën e gdhendjes së gdhendjes anizotropike poshtë, por edhe të zgjidhë problemin e mbetjeve të polimerit pas gdhendjes. Kjo metodë quhet gdhendje jonike reaktive (RIE). Çelësi i suksesit të gdhendjes RIE është gjetja e një gazi burim plazme të përshtatshëm për gdhendjen e filmit. Shënim: Gdhendja me plazmë është gdhendje RIE, dhe të dyja mund të konsiderohen si i njëjti koncept.
4. Shkalla e Gdhendjes dhe Indeksi i Performancës Bërthamore
Figura 4. Indeksi i Performancës së Gdhendjes Bazë në lidhje me Shkallën e Gdhendjes
Shpejtësia e gdhendjes i referohet thellësisë së filmit që pritet të arrihet në një minutë. Pra, çfarë do të thotë që shpejtësia e gdhendjes ndryshon nga një pjesë në tjetrën në një pllakë të vetme?
Kjo do të thotë që thellësia e gdhendjes ndryshon nga një pjesë në tjetrën në pllakë. Për këtë arsye, është shumë e rëndësishme të caktohet pika përfundimtare (EOP) ku duhet të ndalet gdhendja duke marrë parasysh shkallën mesatare të gdhendjes dhe thellësinë e gdhendjes. Edhe nëse EOP është vendosur, ka ende disa zona ku thellësia e gdhendjes është më e thellë (e mbi-gdhendur) ose më e cekët (e nën-gdhendur) sesa ishte planifikuar fillimisht. Megjithatë, nën-gdhendja shkakton më shumë dëme sesa mbi-gdhendja gjatë gdhendjes. Sepse në rastin e nën-gdhendjes, pjesa e nën-gdhendur do të pengojë proceset pasuese siç është implantimi i jonit.
Ndërkohë, selektiviteti (i matur me shpejtësinë e gdhendjes) është një tregues kyç i performancës së procesit të gdhendjes. Standardi i matjes bazohet në krahasimin e shpejtësisë së gdhendjes së shtresës së maskës (film fotorezist, film oksidi, film nitrit silikoni, etj.) dhe shtresës së synuar. Kjo do të thotë që sa më i lartë të jetë selektiviteti, aq më shpejt gdhendet shtresa e synuar. Sa më i lartë të jetë niveli i miniaturizimit, aq më i lartë është kërkesa për selektivitet për të siguruar që modelet e imëta të mund të paraqiten në mënyrë perfekte. Meqenëse drejtimi i gdhendjes është i drejtë, selektiviteti i gdhendjes kationike është i ulët, ndërsa selektiviteti i gdhendjes radikale është i lartë, gjë që përmirëson selektivitetin e RIE.
5. Procesi i gdhendjes
Figura 5. Procesi i gdhendjes
Së pari, pllaka vendoset në një furrë oksidimi me një temperaturë të mbajtur midis 800 dhe 1000℃, dhe më pas një film dioksidi silikoni (SiO2) me veti të larta izoluese formohet në sipërfaqen e pllakas me anë të një metode të thatë. Më pas, procesi i depozitimit fillon për të formuar një shtresë silikoni ose një shtresë përçuese në filmin e oksidit me anë të depozitimit kimik të avullit (CVD)/depozitimit fizik të avullit (PVD). Nëse formohet një shtresë silikoni, mund të kryhet një proces difuzioni i papastërtive për të rritur përçueshmërinë nëse është e nevojshme. Gjatë procesit të difuzionit të papastërtive, shpesh shtohen papastërti të shumta në mënyrë të përsëritur.
Në këtë kohë, shtresa izoluese dhe shtresa e polisiliconit duhet të kombinohen për gdhendje. Së pari, përdoret një fotorezist. Më pas, një maskë vendoset në filmin fotorezist dhe ekspozimi i lagësht kryhet me zhytje për të shtypur modelin e dëshiruar (të padukshëm për syrin e lirë) në filmin fotorezist. Kur skica e modelit zbulohet nga zhvillimi, fotorezisti në zonën fotosensitive hiqet. Pastaj, pllaka e përpunuar nga procesi i fotolitografisë transferohet në procesin e gdhendjes për gdhendje të thatë.
Gdhendja e thatë kryhet kryesisht me anë të gdhendjes me jon reaktiv (RIE), në të cilën gdhendja përsëritet kryesisht duke zëvendësuar gazin burimor të përshtatshëm për secilin film. Si gdhendja e thatë ashtu edhe gdhendja e lagësht synojnë të rrisin raportin e aspektit (vlera A/R) të gdhendjes. Përveç kësaj, kërkohet pastrim i rregullt për të hequr polimerin e akumuluar në fund të vrimës (boshllëku i formuar nga gdhendja). Pika e rëndësishme është që të gjitha variablat (si materialet, gazi burimor, koha, forma dhe sekuenca) duhet të rregullohen organikisht për të siguruar që tretësira e pastrimit ose gazi burimor i plazmës mund të rrjedhë poshtë në fund të kanalit. Një ndryshim i vogël në një variabël kërkon rillogaritjen e variablave të tjerë, dhe ky proces rillogaritjeje përsëritet derisa të përmbushë qëllimin e secilës fazë. Kohët e fundit, shtresat monoatomike siç janë shtresat e depozitimit të shtresave atomike (ALD) janë bërë më të holla dhe më të forta. Prandaj, teknologjia e gdhendjes po lëviz drejt përdorimit të temperaturave dhe presioneve të ulëta. Procesi i gdhendjes synon të kontrollojë dimensionin kritik (CD) për të prodhuar modele të imëta dhe për të siguruar që problemet e shkaktuara nga procesi i gdhendjes të shmangen, veçanërisht nën-gdhendja dhe problemet që lidhen me heqjen e mbetjeve. Dy artikujt e mësipërm mbi gdhendjen synojnë t'u ofrojnë lexuesve një kuptim të qëllimit të procesit të gdhendjes, pengesave për arritjen e qëllimeve të mësipërme dhe treguesve të performancës të përdorur për të kapërcyer pengesa të tilla.
Koha e postimit: 10 shtator 2024