Kuchora mapema kwa mvua kulichangia ukuaji wa michakato ya kusafisha au kutoa majivu. Leo, kuchora kavu kwa kutumia plasma kumekuwa jambo kuumchakato wa kung'oaPlasma ina elektroni, kasheni na radikali. Nishati inayotumika kwenye plazma husababisha elektroni za nje kabisa za gesi chanzo katika hali ya kutokuwa na upande wowote kuondolewa, na hivyo kubadilisha elektroni hizi kuwa kasheni.
Zaidi ya hayo, atomi zisizokamilika katika molekuli zinaweza kuondolewa kwa kutumia nishati kuunda radicals zisizo na upande wowote za umeme. Uchomaji kavu hutumia cations na radicals zinazounda plasma, ambapo cations ni anisotropic (zinafaa kwa uchomaji katika mwelekeo fulani) na radicals ni isotropic (zinafaa kwa uchomaji katika pande zote). Idadi ya radicals ni kubwa zaidi kuliko idadi ya cations. Katika hali hii, uchomaji kavu unapaswa kuwa isotropic kama uchomaji wa mvua.
Hata hivyo, ni uchongaji wa anisotropic wa uchongaji kavu unaofanya saketi zilizopunguzwa sana ziwezekane. Sababu ya hili ni nini? Zaidi ya hayo, kasi ya uchongaji wa kasheni na radicals ni polepole sana. Kwa hivyo tunawezaje kutumia mbinu za uchongaji wa plasma kwa uzalishaji wa wingi licha ya upungufu huu?
1. Uwiano wa Kipengele (A/R)
Mchoro 1. Dhana ya uwiano wa kipengele na athari ya maendeleo ya kiteknolojia juu yake
Uwiano wa Kipengele ni uwiano wa upana mlalo hadi urefu wima (yaani, urefu umegawanywa kwa upana). Kadiri kipimo muhimu (CD) cha saketi kinavyokuwa kidogo, ndivyo thamani ya uwiano wa kipengele inavyokuwa kubwa. Hiyo ni, tukichukulia thamani ya uwiano wa kipengele ya 10 na upana wa 10nm, urefu wa shimo lililotobolewa wakati wa mchakato wa kuchomea unapaswa kuwa 100nm. Kwa hivyo, kwa bidhaa za kizazi kijacho zinazohitaji upunguzaji mdogo wa ultra-miniaturization (2D) au msongamano mkubwa (3D), thamani za uwiano wa kipengele cha juu sana zinahitajika ili kuhakikisha kwamba kations zinaweza kupenya filamu ya chini wakati wa kuchomea.
Ili kufikia teknolojia ya upunguzaji mdogo sana yenye kipimo muhimu cha chini ya 10nm katika bidhaa za 2D, thamani ya uwiano wa kipengele cha capacitor ya kumbukumbu ya ufikiaji nasibu inayobadilika (DRAM) inapaswa kudumishwa zaidi ya 100. Vile vile, kumbukumbu ya flash ya 3D NAND pia inahitaji thamani za juu za uwiano wa kipengele ili kupanga tabaka 256 au zaidi za safu za upangaji wa seli. Hata kama masharti yanayohitajika kwa michakato mingine yametimizwa, bidhaa zinazohitajika haziwezi kuzalishwa ikiwamchakato wa kung'oaHaijafikia kiwango. Hii ndiyo sababu teknolojia ya uchongaji inazidi kuwa muhimu.
2. Muhtasari wa uchongaji wa plasma
Mchoro 2. Kubaini gesi chanzo cha plasma kulingana na aina ya filamu
Bomba lenye mashimo linapotumika, kadiri kipenyo cha bomba kinavyopungua, ndivyo inavyokuwa rahisi zaidi kwa kioevu kuingia, ambacho ni jambo linaloitwa kapilari. Hata hivyo, ikiwa shimo (mwisho uliofungwa) litatobolewa katika eneo lililo wazi, pembejeo la kioevu linakuwa gumu sana. Kwa hivyo, kwa kuwa ukubwa muhimu wa saketi ulikuwa 3amu hadi 5amu katikati ya miaka ya 1970, kavukung'oaimechukua nafasi ya uchongaji wa mvua polepole kama sehemu kuu. Hiyo ni, ingawa imebadilishwa kuwa ioni, ni rahisi kupenya mashimo ya kina kirefu kwa sababu ujazo wa molekuli moja ni mdogo kuliko ule wa molekuli ya myeyusho wa polima ya kikaboni.
Wakati wa kuchonga kwa plasma, sehemu ya ndani ya chumba cha usindikaji kinachotumika kwa kuchonga inapaswa kurekebishwa hadi hali ya utupu kabla ya kuingiza gesi chanzo cha plasma inayofaa kwa safu husika. Wakati wa kuchonga filamu za oksidi ngumu, gesi chanzo zenye nguvu zaidi zenye msingi wa kaboni floridi zinapaswa kutumika. Kwa filamu dhaifu za silicon au metali, gesi chanzo cha plasma zenye msingi wa klorini zinapaswa kutumika.
Kwa hivyo, safu ya lango na safu ya kuhami ya silicon dioksidi (SiO2) inapaswa kuchongwaje?
Kwanza, kwa safu ya lango, silicon inapaswa kuondolewa kwa kutumia plasma inayotokana na klorini (silicon + klorini) yenye uteuzi wa uchomaji wa polisilicon. Kwa safu ya chini ya kuhami joto, filamu ya silicon dioksidi inapaswa kuchomwa kwa hatua mbili kwa kutumia gesi ya chanzo cha plasma inayotokana na floridi ya kaboni (silicon dioxide + kaboni tetrafloridi) yenye uteuzi na ufanisi zaidi wa uchomaji.
3. Mchakato wa kuchoma ioni tendaji (RIE au kuchoma kifizikia)
Mchoro 3. Faida za kuchomwa kwa ioni tendaji (anisotropi na kiwango cha juu cha kuchomwa)
Plasma ina radicals huru za isotropiki na kasheni za anisotropiki, kwa hivyo inafanyaje kazi ya kuchora anisotropiki?
Uchomaji wa plasma kavu hufanywa hasa kwa uchomaji wa ioni tendaji (RIE, Uchomaji wa Ioni tendaji) au matumizi kulingana na njia hii. Kiini cha mbinu ya RIE ni kudhoofisha nguvu ya kumfunga kati ya molekuli lengwa kwenye filamu kwa kushambulia eneo la uchomaji kwa kutumia kasheni za anisotropiki. Eneo dhaifu hufyonzwa na radicals huru, pamoja na chembe zinazounda safu, hubadilishwa kuwa gesi (kiwanja tete) na kutolewa.
Ingawa radicals huru zina sifa za isotropiki, molekuli zinazounda uso wa chini (ambao nguvu yake ya kumfunga hudhoofishwa na shambulio la cations) hukamatwa kwa urahisi na radicals huru na kubadilishwa kuwa misombo mipya kuliko kuta za pembeni zenye nguvu kubwa ya kumfunga. Kwa hivyo, kuchomwa chini kunakuwa ndio njia kuu. Chembe zilizokamatwa huwa gesi zenye radicals huru, ambazo huondolewa na kutolewa kutoka kwenye uso chini ya hatua ya utupu.
Kwa wakati huu, kasheni zinazopatikana kwa vitendo vya kimwili na radicals huru zinazopatikana kwa vitendo vya kemikali huunganishwa kwa ajili ya kuchomwa kimwili na kemikali, na kiwango cha kuchomwa (Kiwango cha Kuchomwa, kiwango cha kuchomwa katika kipindi fulani cha muda) huongezeka kwa mara 10 ikilinganishwa na kesi ya kuchomwa kwa cationic au kuchomwa kwa radical huru pekee. Njia hii haiwezi tu kuongeza kiwango cha kuchomwa kwa kuchomwa kwa anisotropic chini, lakini pia kutatua tatizo la mabaki ya polima baada ya kuchomwa. Njia hii inaitwa kuchomwa kwa ioni tendaji (RIE). Ufunguo wa mafanikio ya kuchomwa kwa RIE ni kupata gesi chanzo cha plasma inayofaa kwa kuchomwa kwa filamu. Kumbuka: Kuchomwa kwa plasma ni kuchomwa kwa RIE, na hizo mbili zinaweza kuonekana kama dhana moja.
4. Kiwango cha Kuchomoa na Kielelezo cha Utendaji wa Msingi
Mchoro 4. Kielelezo cha Utendaji wa Mchoro wa Msingi kinachohusiana na Kiwango cha Mchoro
Kiwango cha kuchomoa hurejelea kina cha filamu kinachotarajiwa kufikiwa kwa dakika moja. Kwa hivyo inamaanisha nini kwamba kiwango cha kuchomoa hutofautiana kutoka sehemu hadi sehemu kwenye wafer moja?
Hii ina maana kwamba kina cha etch hutofautiana kutoka sehemu hadi sehemu kwenye wafer. Kwa sababu hii, ni muhimu sana kuweka ncha ya mwisho (EOP) ambapo etch inapaswa kusimama kwa kuzingatia kiwango cha wastani cha etch na kina cha etch. Hata kama EOP imewekwa, bado kuna baadhi ya maeneo ambapo kina cha etch ni kirefu zaidi (kilichochorwa kupita kiasi) au kina kidogo zaidi (kilichochorwa chini) kuliko ilivyopangwa awali. Hata hivyo, etch husababisha uharibifu zaidi kuliko etch kupita kiasi wakati wa etch. Kwa sababu katika kesi ya etch chini, sehemu iliyochorwa chini itazuia michakato inayofuata kama vile upandikizaji wa ioni.
Wakati huo huo, uteuzi (unaopimwa kwa kiwango cha etch) ni kiashiria muhimu cha utendaji wa mchakato wa kuchora. Kiwango cha kipimo kinategemea ulinganisho wa kiwango cha etch cha safu ya barakoa (filamu ya upingaji mwanga, filamu ya oksidi, filamu ya nitridi ya silikoni, n.k.) na safu inayolengwa. Hii ina maana kwamba kadiri uteuzi unavyokuwa wa juu, ndivyo safu inayolengwa inavyopigwa kwa kasi zaidi. Kadiri kiwango cha miniaturization kinavyokuwa cha juu, ndivyo hitaji la uteuzi linavyokuwa la juu ili kuhakikisha kwamba mifumo mizuri inaweza kuwasilishwa kikamilifu. Kwa kuwa mwelekeo wa kuchora ni sawa, uteuzi wa kuchora kwa cationic ni mdogo, huku uteuzi wa kuchora kwa radical ni wa juu, ambao unaboresha uteuzi wa RIE.
5. Mchakato wa kung'oa
Mchoro 5. Mchakato wa kung'oa
Kwanza, kaki huwekwa kwenye tanuru ya oksidi yenye halijoto inayodumishwa kati ya 800 na 1000℃, na kisha filamu ya silicon dioksidi (SiO2) yenye sifa za juu za kuhami joto huundwa juu ya uso wa kaki kwa njia kavu. Kisha, mchakato wa uwekaji huingizwa ili kuunda safu ya silicon au safu ya upitishaji kwenye filamu ya oksidi kwa uwekaji wa mvuke wa kemikali (CVD)/uwekaji wa mvuke wa kimwili (PVD). Ikiwa safu ya silicon imeundwa, mchakato wa uenezaji wa uchafu unaweza kufanywa ili kuongeza upitishaji ikiwa ni lazima. Wakati wa mchakato wa uenezaji wa uchafu, uchafu mwingi mara nyingi huongezwa mara kwa mara.
Kwa wakati huu, safu ya kuhami joto na safu ya polisiliconi vinapaswa kuunganishwa kwa ajili ya kung'oa. Kwanza, kipingamizi cha mwanga hutumika. Baadaye, barakoa huwekwa kwenye filamu ya kipingamizi cha mwanga na mfiduo wa mvua hufanywa kwa kuzamishwa ili kuchapisha muundo unaohitajika (usioonekana kwa macho) kwenye filamu ya kipingamizi cha mwanga. Wakati muhtasari wa muundo unapofunuliwa na maendeleo, kipingamizi cha mwanga katika eneo lenye nyeti ya mwanga huondolewa. Kisha, wafer iliyosindikwa na mchakato wa photolithography huhamishiwa kwenye mchakato wa kung'oa kwa ajili ya kung'oa kavu.
Uchomaji kavu hufanywa hasa kwa kutumia uchomaji wa ioni tendaji (RIE), ambapo uchomaji hurudiwa hasa kwa kubadilisha gesi chanzo inayofaa kwa kila filamu. Uchomaji kavu na uchomaji wa mvua unalenga kuongeza uwiano wa kipengele (thamani ya A/R) cha uchomaji. Zaidi ya hayo, usafi wa kawaida unahitajika ili kuondoa polima iliyokusanywa chini ya shimo (pengo linaloundwa na uchomaji). Jambo muhimu ni kwamba vigezo vyote (kama vile vifaa, gesi chanzo, wakati, umbo na mfuatano) vinapaswa kurekebishwa kikaboni ili kuhakikisha kwamba suluhisho la kusafisha au gesi chanzo cha plasma linaweza kutiririka hadi chini ya mfereji. Mabadiliko kidogo katika kigezo yanahitaji hesabu upya ya vigezo vingine, na mchakato huu wa hesabu upya unarudiwa hadi ufikie madhumuni ya kila hatua. Hivi majuzi, tabaka za monoatomu kama vile tabaka za uwekaji wa safu ya atomiki (ALD) zimekuwa nyembamba na ngumu zaidi. Kwa hivyo, teknolojia ya uchomaji inaelekea kwenye matumizi ya halijoto na shinikizo la chini. Mchakato wa uchomaji unalenga kudhibiti kipimo muhimu (CD) ili kutoa mifumo mizuri na kuhakikisha kwamba matatizo yanayosababishwa na mchakato wa uchomaji yanaepukwa, haswa uchomaji mdogo na matatizo yanayohusiana na kuondolewa kwa mabaki. Makala mbili zilizo hapo juu kuhusu uchongaji zinalenga kuwapa wasomaji uelewa wa madhumuni ya mchakato wa uchongaji, vikwazo vya kufikia malengo yaliyo hapo juu, na viashiria vya utendaji vinavyotumika kushinda vikwazo hivyo.
Muda wa chapisho: Septemba 10-2024