Étsa baseuh mimiti ngamajukeun kamekaran prosés beberesih atanapi ngabu. Ayeuna, étsa garing nganggo plasma parantos janten arus utama.prosés ngukirPlasma diwangun ku éléktron, kation, jeung radikal. Énergi anu diterapkeun kana plasma nyababkeun éléktron pangluarna tina gas sumber dina kaayaan nétral dicabut, sahingga ngarobah éléktron ieu jadi kation.
Salian ti éta, atom anu teu sampurna dina molekul tiasa dicabut ku cara nerapkeun énergi pikeun ngabentuk radikal anu nétral sacara listrik. Étsa garing nganggo kation sareng radikal anu ngawangun plasma, dimana kation anisotropik (cocog pikeun étsa dina arah anu tangtu) sareng radikal isotropik (cocog pikeun étsa dina sadaya arah). Jumlah radikal langkung ageung tibatan jumlah kation. Dina hal ieu, étsa garing kedah isotropik sapertos étsa baseuh.
Nanging, éta téh étsa anisotropik tina étsa garing anu ngamungkinkeun sirkuit ultra-miniatur. Naon alesanna? Salian ti éta, kecepatan étsa kation sareng radikal laun pisan. Janten kumaha urang tiasa nerapkeun metode étsa plasma kana produksi massal dina nyanghareupan kakurangan ieu?
1. Babandingan Aspék (A/R)
Gambar 1. Konsép rasio aspék sareng dampak kamajuan téknologi kana éta
Babandingan Aspék nyaéta babandingan lébar horizontal jeung jangkungna nangtung (nyaéta, jangkungna dibagi ku lébar). Beuki leutik diménsi kritis (CD) sirkuit, beuki gedé nilai babandingan aspékna. Nyaéta, upami nilai babandingan aspék 10 sareng lébar 10nm, jangkungna liang anu dibor nalika prosés étsa kedah 100nm. Ku alatan éta, pikeun produk generasi salajengna anu meryogikeun ultra-miniaturisasi (2D) atanapi kapadetan anu luhur (3D), nilai babandingan aspék anu luhur pisan diperyogikeun pikeun mastikeun yén kation tiasa nembus pilem handap nalika étsa.
Pikeun ngahontal téknologi ultra-miniaturisasi kalayan diménsi kritis kirang ti 10nm dina produk 2D, nilai rasio aspék kapasitor tina mémori aksés acak dinamis (DRAM) kedah dijaga di luhur 100. Nya kitu, mémori flash NAND 3D ogé meryogikeun nilai rasio aspék anu langkung luhur pikeun numpuk 256 lapisan atanapi langkung tina lapisan susun sél. Sanaos kaayaan anu diperyogikeun pikeun prosés sanés dicumponan, produk anu diperyogikeun moal tiasa dihasilkeun upamiprosés ngukirteu nepi ka standar. Ieu sababna téknologi ngukir beuki penting.
2. Tinjauan ngeunaan etsa plasma
Gambar 2. Nangtukeun gas sumber plasma numutkeun jinis pilem
Nalika pipa bolong dianggo, beuki heureut diaméter pipa, beuki gampang cairan asup, anu disebut fenomena kapiler. Nanging, upami aya liang (tungtung anu katutup) anu kedah dibor di daérah anu kakeunaan, asupan cairan janten rada sesah. Ku alatan éta, kumargi ukuran kritis sirkuit nyaéta 3um dugi ka 5um dina pertengahan taun 1970-an, garingukiranlaun-laun ngagantikeun etsa baseuh salaku arus utama. Hartina, sanaos terionisasi, langkung gampang nembus liang anu jero sabab volume hiji molekul langkung alit tibatan molekul larutan polimér organik.
Salila ngetsa plasma, bagian jero rohangan pamrosésan anu dianggo pikeun ngetsa kedah disaluyukeun kana kaayaan vakum sateuacan nyuntikkeun gas sumber plasma anu cocog pikeun lapisan anu relevan. Nalika ngetsa pilem oksida padet, gas sumber dumasar karbon fluorida anu langkung kuat kedah dianggo. Pikeun pilem silikon atanapi logam anu relatif lemah, gas sumber plasma dumasar klorin kedah dianggo.
Janten, kumaha kedahna lapisan gerbang sareng lapisan insulasi silikon dioksida (SiO2) anu aya di handapeunna diukir?
Mimitina, pikeun lapisan gerbang, silikon kedah dipiceun nganggo plasma basis klorin (silikon + klorin) kalayan selektivitas etsa polisilikon. Pikeun lapisan insulasi handap, pilem silikon dioksida kedah dietsa dina dua léngkah nganggo gas sumber plasma basis karbon fluorida (silikon dioksida + karbon tetrafluorida) kalayan selektivitas sareng efektivitas etsa anu langkung kuat.
3. Prosés étsa ion réaktif (étsa RIE atanapi fisikokimia)
Gambar 3. Kaunggulan tina etsa ion réaktif (anisotropi sareng laju etsa anu luhur)
Plasma ngandung radikal bébas isotropik sareng kation anisotropik, janten kumaha cara ngetsa anisotropikna?
Étsa garing plasma utamana dilakukeun ku étsa ion réaktif (RIE, Étsa Ion Réaktif) atanapi aplikasi anu dumasar kana metode ieu. Inti tina metode RIE nyaéta pikeun ngaleuleuskeun gaya beungkeutan antara molekul target dina pilem ku cara nyerang daérah étsa ku kation anisotropik. Daérah anu dileuleuskeun diserep ku radikal bébas, digabungkeun sareng partikel anu ngawangun lapisan, dirobih janten gas (sanyawa anu gampang nguap) sareng dileupaskeun.
Sanaos radikal bébas gaduh ciri isotropik, molekul anu ngawangun permukaan handap (anu gaya beungkeutna dilemahkeun ku serangan kation) langkung gampang ditéwak ku radikal bébas sareng dirobih janten sanyawa énggal tibatan témbok sisi anu gaduh gaya beungkeutan anu kuat. Ku alatan éta, étsa ka handap janten arus utama. Partikel anu ditéwak janten gas sareng radikal bébas, anu diserep sareng dileupaskeun tina permukaan dina tindakan vakum.
Dina waktos ayeuna, kation anu diala ku aksi fisik sareng radikal bébas anu diala ku aksi kimia digabungkeun pikeun ngetsa fisik sareng kimia, sareng laju ngetsa (Laju Etsa, tingkat ngetsa dina jangka waktu anu tangtu) ningkat 10 kali dibandingkeun sareng kasus ngetsa kationik atanapi ngetsa radikal bébas nyalira. Métode ieu henteu ngan ukur tiasa ningkatkeun laju ngetsa ngetsa ka handap anisotropik, tapi ogé ngarengsekeun masalah résidu polimér saatos ngetsa. Métode ieu disebut ngetsa ion réaktif (RIE). Konci kasuksésan ngetsa RIE nyaéta milarian gas sumber plasma anu cocog pikeun ngetsa pilem. Catetan: Ngetsa plasma nyaéta ngetsa RIE, sareng duanana tiasa dianggap salaku konsép anu sami.
4. Laju Étsa sareng Indéks Kinerja Inti
Gambar 4. Indéks Kinerja Etch Inti anu aya hubunganana sareng Laju Etch
Laju ngetsa nujul kana jerona pilem anu diperkirakeun bakal kahontal dina hiji menit. Janten naon hartosna laju ngetsa béda-béda ti bagian ka bagian dina hiji wafer?
Ieu ngandung harti yén jerona etsa béda-béda ti bagian ka bagian dina wafer. Ku sabab kitu, penting pisan pikeun nangtukeun titik ahir (EOP) dimana etsa kedah eureun ku cara mertimbangkeun laju etsa rata-rata sareng jerona etsa. Sanaos EOP parantos disetel, masih aya sababaraha daérah dimana jerona etsa langkung jero (over-etched) atanapi langkung déét (under-etched) tibatan anu direncanakeun mimitina. Nanging, under-etching nyababkeun karusakan anu langkung ageung tibatan over-etching nalika etsa. Kusabab dina kasus under-etching, bagian anu under-etched bakal ngahalangan prosés salajengna sapertos implantasi ion.
Samentara éta, selektivitas (diukur ku laju ngetsa) mangrupikeun indikator kinerja konci tina prosés ngetsa. Standar pangukuran dumasar kana babandingan laju ngetsa lapisan topéng (pilem photoresist, pilem oksida, pilem silikon nitrida, jsb.) sareng lapisan target. Ieu ngandung harti yén beuki luhur selektivitasna, beuki gancang lapisan target dietsa. Beuki luhur tingkat miniaturisasi, beuki luhur sarat selektivitas pikeun mastikeun yén pola anu saé tiasa dipidangkeun sacara sampurna. Kusabab arah ngetsa lempeng, selektivitas ngetsa kationik rendah, sedengkeun selektivitas ngetsa radikal luhur, anu ningkatkeun selektivitas RIE.
5. Prosés ngukir
Gambar 5. Prosés ngukir
Mimitina, wafer disimpen dina tungku oksidasi kalayan suhu anu dijaga antara 800 sareng 1000 ℃, teras pilem silikon dioksida (SiO2) kalayan sipat insulasi anu luhur dibentuk dina permukaan wafer ku metode garing. Salajengna, prosés déposisi diasupkeun pikeun ngabentuk lapisan silikon atanapi lapisan konduktif dina pilem oksida ku déposisi uap kimia (CVD) / déposisi uap fisik (PVD). Upami lapisan silikon kabentuk, prosés difusi pangotor tiasa dilakukeun pikeun ningkatkeun konduktivitas upami diperyogikeun. Salila prosés difusi pangotor, sababaraha pangotor sering ditambahkeun sacara berulang.
Dina waktos ieu, lapisan insulasi sareng lapisan polisilikon kedah digabungkeun pikeun ngetsa. Mimitina, photoresist dianggo. Salajengna, masker dipasang dina pilem photoresist sareng paparan baseuh dilakukeun ku cara dicelupkeun pikeun nyitak pola anu dipikahoyong (henteu katingali ku panon taranjang) dina pilem photoresist. Nalika garis luar pola diungkabkeun ku pamekaran, photoresist di daérah fotosensitif dicabut. Teras, wafer anu diprosés ku prosés fotolitografi ditransfer ka prosés ngetsa pikeun ngetsa garing.
Étsa garing utamina dilaksanakeun ku étsa ion réaktif (RIE), dimana étsa diulang utamina ku cara ngaganti gas sumber anu cocog pikeun unggal pilem. Boh étsa garing sareng étsa baseuh bertujuan pikeun ningkatkeun babandingan aspék (nilai A/R) tina étsa. Salian ti éta, beberesih rutin diperyogikeun pikeun miceun polimér anu akumulasi di handapeun liang (celah anu kabentuk ku étsa). Anu penting nyaéta sadaya variabel (sapertos bahan, gas sumber, waktos, bentuk sareng runtuyan) kedah disaluyukeun sacara organik pikeun mastikeun yén larutan beberesih atanapi gas sumber plasma tiasa ngalir ka handap solokan. Parobihan sakedik dina variabel meryogikeun itungan ulang variabel sanés, sareng prosés itungan ulang ieu diulang dugi ka nyumponan tujuan unggal tahapan. Anyar-anyar ieu, lapisan monoatomik sapertos lapisan déposisi lapisan atom (ALD) parantos janten langkung ipis sareng langkung keras. Ku alatan éta, téknologi étsa nuju ka arah panggunaan suhu sareng tekanan anu handap. Prosés étsa bertujuan pikeun ngontrol diménsi kritis (CD) pikeun ngahasilkeun pola anu saé sareng mastikeun yén masalah anu disababkeun ku prosés étsa dihindari, khususna étsa anu kirang sareng masalah anu aya hubunganana sareng panyabutan sésa. Dua artikel di luhur ngeunaan ngukir boga tujuan pikeun méré pamahaman ka nu maca ngeunaan tujuan prosés ngukir, halangan pikeun ngahontal tujuan di luhur, sarta indikator kinerja anu dipaké pikeun ngungkulan halangan éta.
Waktos posting: 10-Sep-2024