Dastlabki ho'l o'yish tozalash yoki kullash jarayonlarining rivojlanishiga turtki bo'ldi. Bugungi kunda plazma yordamida quruq o'yish asosiy yo'nalishga aylandio'yib ishlov berish jarayoniPlazma elektronlar, kationlar va radikallardan iborat. Plazmaga qo'llaniladigan energiya neytral holatdagi manba gazining eng tashqi elektronlarini ajratib olishga va shu bilan bu elektronlarni kationlarga aylantirishga olib keladi.
Bundan tashqari, molekulalardagi nomukammal atomlarni elektr neytral radikallarni hosil qilish uchun energiya sarflash orqali yo'q qilish mumkin. Quruq o'yish plazmani tashkil etuvchi kationlar va radikallardan foydalanadi, bu yerda kationlar anizotrop (ma'lum bir yo'nalishda o'yish uchun mos) va radikallar izotrop (barcha yo'nalishlarda o'yish uchun mos) hisoblanadi. Radikallar soni kationlar sonidan ancha ko'p. Bu holda, quruq o'yish ho'l o'yish kabi izotrop bo'lishi kerak.
Biroq, ultra miniatyuralashtirilgan sxemalarni yaratishga imkon beradigan narsa quruq o'ymakorlikning anizotrop o'ymakorligidir. Buning sababi nimada? Bundan tashqari, kationlar va radikallarning o'ymakorlik tezligi juda sekin. Xo'sh, bu kamchilikka qaramay, plazma o'ymakorlik usullarini ommaviy ishlab chiqarishga qanday qo'llashimiz mumkin?
1. Aspekt nisbati (A/R)
1-rasm. Aspektlar nisbati tushunchasi va unga texnologik taraqqiyotning ta'siri
Aspekt nisbati - bu gorizontal kenglikning vertikal balandlikka nisbati (ya'ni balandlikning kenglikka bo'linishi). Sxemaning kritik o'lchami (CD) qanchalik kichik bo'lsa, aspekt nisbati qiymati shuncha katta bo'ladi. Ya'ni, aspekt nisbati qiymati 10 va kengligi 10 nm deb faraz qilsak, o'yib ishlov berish jarayonida burg'ulangan teshikning balandligi 100 nm bo'lishi kerak. Shuning uchun, ultra miniatyuralash (2D) yoki yuqori zichlik (3D) ni talab qiladigan keyingi avlod mahsulotlari uchun, o'yib ishlov berish paytida kationlarning pastki plyonkaga kirishini ta'minlash uchun juda yuqori aspekt nisbati qiymatlari talab qilinadi.
2D mahsulotlarda 10 nm dan kam kritik o'lchamga ega ultra-miniaturizatsiya texnologiyasiga erishish uchun dinamik tasodifiy kirish xotirasining (DRAM) kondensator aspekt nisbati qiymati 100 dan yuqori bo'lishi kerak. Xuddi shunday, 3D NAND flesh-xotirasi ham 256 yoki undan ortiq qatlamli hujayralarni yig'ish qatlamlarini yig'ish uchun yuqori aspekt nisbati qiymatlarini talab qiladi. Boshqa jarayonlar uchun zarur bo'lgan shartlar bajarilgan taqdirda ham, agar ... bo'lsa, kerakli mahsulotlarni ishlab chiqarish mumkin emas.o'yib ishlov berish jarayonistandartlarga javob bermaydi. Shuning uchun o'yib ishlov berish texnologiyasi tobora muhim ahamiyat kasb etmoqda.
2. Plazma o'ymakorligiga umumiy nuqtai nazar
2-rasm. Plazma manbai gazini plyonka turiga qarab aniqlash
Ichi bo'sh quvur ishlatilganda, quvur diametri qanchalik tor bo'lsa, suyuqlikning kirishi shunchalik osonlashadi, bu kapillyar hodisa deb ataladi. Biroq, agar ochiq joyda teshik (yopiq uchi) qazilsa, suyuqlikning kirishi ancha qiyinlashadi. Shuning uchun, 1970-yillarning o'rtalarida kontaktlarning kritik o'lchami 3 mkm dan 5 mkm gacha bo'lganligi sababli, quruqo'yib ishlanganasta-sekin ho'l o'ymakorlikni asosiy oqim sifatida almashtirdi. Ya'ni, ionlangan bo'lsa-da, chuqur teshiklarga kirish osonroq, chunki bitta molekulaning hajmi organik polimer eritmasi molekulasining hajmidan kichikroq.
Plazma o'yish jarayonida, o'yish uchun ishlatiladigan ishlov berish kamerasining ichki qismi tegishli qatlam uchun mos plazma manba gazini yuborishdan oldin vakuum holatiga sozlanishi kerak. Qattiq oksid plyonkalarini o'yishda kuchliroq uglerod ftorid asosidagi manba gazlaridan foydalanish kerak. Nisbatan kuchsiz kremniy yoki metall plyonkalar uchun xlor asosidagi plazma manba gazlaridan foydalanish kerak.
Xo'sh, darvoza qatlami va uning ostidagi kremniy dioksidi (SiO2) izolyatsion qatlami qanday qilib o'yib ishlangan bo'lishi kerak?
Birinchidan, darvoza qatlami uchun kremniyni polisilikon o'yish selektivligiga ega xlor asosidagi plazma (kremniy + xlor) yordamida olib tashlash kerak. Pastki izolyatsiya qatlami uchun kremniy dioksid plyonkasi kuchliroq o'yish selektivligi va samaradorligiga ega uglerod ftorid asosidagi plazma manbai gazi (kremniy dioksidi + uglerod tetraflorid) yordamida ikki bosqichda o'yish kerak.
3. Reaktiv ionli o'yish (RIE yoki fizik-kimyoviy o'yish) jarayoni
3-rasm. Reaktiv ionli o'yishning afzalliklari (anizotropiya va yuqori o'yish tezligi)
Plazma tarkibida ham izotrop erkin radikallar, ham anizotrop kationlar mavjud, shuning uchun u anizotropik o'yib ishlov berishni qanday amalga oshiradi?
Plazma quruq o'yish asosan reaktiv ion o'yish (RIE, Reactive Ion Etching) yoki ushbu usulga asoslangan ilovalar orqali amalga oshiriladi. RIE usulining asosiy maqsadi o'yish sohasiga anizotrop kationlar bilan hujum qilish orqali plyonkadagi maqsadli molekulalar orasidagi bog'lanish kuchini zaiflashtirishdir. Zaiflashgan soha erkin radikallar tomonidan so'riladi, qatlamni tashkil etuvchi zarrachalar bilan birlashadi, gazga (uchuvchan birikma) aylanadi va ajralib chiqadi.
Erkin radikallar izotrop xususiyatlarga ega bo'lsa-da, pastki sirtni tashkil etuvchi molekulalar (ularning bog'lanish kuchi kationlar hujumi bilan zaiflashadi) kuchli bog'lanish kuchiga ega yon devorlarga qaraganda erkin radikallar tomonidan osonroq ushlanadi va yangi birikmalarga aylanadi. Shuning uchun pastga qarab o'ymakorlik asosiy oqimga aylanadi. Tutilgan zarrachalar erkin radikallar bilan gazga aylanadi, ular desorbsiyalanadi va vakuum ta'sirida sirtdan ajralib chiqadi.
Bu vaqtda, fizik ta'sir orqali olingan kationlar va kimyoviy ta'sir orqali olingan erkin radikallar fizik va kimyoviy o'yish uchun birlashtiriladi va o'yish tezligi (o'yish tezligi, ma'lum bir vaqt oralig'ida o'yish darajasi) faqat kationik o'yish yoki erkin radikal o'yish holatiga nisbatan 10 baravar oshiriladi. Bu usul nafaqat anizotrop pastga o'yishning o'yish tezligini oshirishi, balki o'yishdan keyin polimer qoldig'i muammosini ham hal qilishi mumkin. Bu usul reaktiv ion o'yish (RIE) deb ataladi. RIE o'yishning muvaffaqiyat kaliti plyonkani o'yish uchun mos plazma manbai gazini topishdir. Eslatma: Plazma o'yish RIE o'yishdir va ikkalasini bir xil tushuncha deb hisoblash mumkin.
4. O'yib ishlov berish tezligi va yadro ishlash indeksi
4-rasm. O'tkirlash tezligiga bog'liq asosiy o'tkirlash samaradorligi indeksi
O'yish tezligi bir daqiqada erishilishi kutilgan plyonka chuqurligini anglatadi. Xo'sh, bitta plastinkada o'yish tezligi har bir qismda o'zgarishi nimani anglatadi?
Bu shuni anglatadiki, plastinkada o'ymakorlik chuqurligi har bir qismda farq qiladi. Shu sababli, o'rtacha o'ymakorlik tezligi va o'ymakorlik chuqurligini hisobga olgan holda, o'ymakorlik to'xtashi kerak bo'lgan oxirgi nuqtani (EOP) belgilash juda muhimdir. EOP o'rnatilgan bo'lsa ham, o'ymakorlik chuqurligi dastlab rejalashtirilganidan chuqurroq (ortiqcha o'ymakorlik) yoki sayozroq (kam o'ymakorlik) bo'lgan ba'zi joylar hali ham mavjud. Biroq, o'ymakorlik paytida kam o'ymakorlik ortiqcha o'ymakorlikdan ko'ra ko'proq zarar keltiradi. Chunki kam o'ymakorlik holatida, kam o'ymakorlik qilingan qism ion implantatsiyasi kabi keyingi jarayonlarga xalaqit beradi.
Shu bilan birga, selektivlik (o'yish tezligi bilan o'lchanadi) o'yish jarayonining asosiy ko'rsatkichidir. O'lchov standarti niqob qatlamining (fotorezist plyonkasi, oksid plyonkasi, kremniy nitridi plyonkasi va boshqalar) o'yish tezligini va maqsadli qatlamni taqqoslashga asoslangan. Bu shuni anglatadiki, selektivlik qanchalik yuqori bo'lsa, maqsadli qatlam shunchalik tez o'yiladi. Miniatyurizatsiya darajasi qanchalik yuqori bo'lsa, nozik naqshlarni mukammal tarzda taqdim etish uchun selektivlik talabi shunchalik yuqori bo'ladi. O'yish yo'nalishi to'g'ri bo'lgani uchun, kationik o'yishning selektivligi past, radikal o'yishning selektivligi esa yuqori, bu esa RIE selektivligini yaxshilaydi.
5. O'yish jarayoni
5-rasm. O'yib ishlov berish jarayoni
Birinchidan, plastinka harorati 800 dan 1000 ℃ gacha bo'lgan oksidlanish pechiga joylashtiriladi, so'ngra plastinka yuzasida quruq usul bilan yuqori izolyatsiya xususiyatlariga ega kremniy dioksidi (SiO2) plyonkasi hosil qilinadi. Keyin, kimyoviy bug' cho'ktirish (CVD)/fizik bug' cho'ktirish (PVD) orqali oksid plyonkasida kremniy qatlami yoki o'tkazuvchan qatlam hosil qilish uchun cho'ktirish jarayoni kiritiladi. Agar kremniy qatlami hosil bo'lsa, zarur bo'lganda o'tkazuvchanlikni oshirish uchun aralashma diffuziyasi jarayoni amalga oshirilishi mumkin. Aralashma diffuziyasi jarayonida ko'pincha bir nechta aralashmalar qayta-qayta qo'shiladi.
Bu vaqtda, izolyatsion qatlam va polisilikon qatlami o'yib ishlov berish uchun birlashtirilishi kerak. Avval fotorezist ishlatiladi. Keyinchalik, fotorezist plyonkasiga niqob qo'yiladi va fotorezist plyonkasiga kerakli naqshni (yalang'och ko'z bilan ko'rinmas) bosish uchun nam ekspozitsiya amalga oshiriladi. Naqsh konturi ishlab chiqish orqali aniqlanganda, fotosensitiv sohadagi fotorezist olib tashlanadi. Keyin, fotolitografiya jarayoni bilan ishlov berilgan plastinka quruq o'yib ishlov berish uchun o'yib ishlov berish jarayoniga o'tkaziladi.
Quruq o'yish asosan reaktiv ion o'yish (RIE) orqali amalga oshiriladi, bunda o'yish asosan har bir plyonka uchun mos keladigan manba gazini almashtirish orqali takrorlanadi. Quruq o'yish ham, ho'l o'yish ham o'yishning tomonlar nisbatini (A/R qiymati) oshirishga qaratilgan. Bundan tashqari, teshik tubida to'plangan polimerni (o'yish natijasida hosil bo'lgan bo'shliqni) olib tashlash uchun muntazam tozalash talab etiladi. Muhim jihat shundaki, barcha o'zgaruvchilar (masalan, materiallar, manba gazi, vaqt, shakl va ketma-ketlik) tozalash eritmasi yoki plazma manba gazining xandaq tubiga oqib tushishini ta'minlash uchun organik ravishda sozlanishi kerak. O'zgaruvchidagi ozgina o'zgarish boshqa o'zgaruvchilarni qayta hisoblashni talab qiladi va bu qayta hisoblash jarayoni har bir bosqichning maqsadiga javob bermaguncha takrorlanadi. Yaqinda atom qatlamini cho'ktirish (ALD) qatlamlari kabi monoatomik qatlamlar yupqaroq va qattiqroq bo'lib qoldi. Shuning uchun, o'yish texnologiyasi past harorat va bosimdan foydalanishga o'tmoqda. O'yish jarayoni nozik naqshlarni yaratish va o'yish jarayonidan kelib chiqadigan muammolarning, ayniqsa, o'yishning yetarli emasligi va qoldiqlarni olib tashlash bilan bog'liq muammolarning oldini olish uchun muhim o'lchamni (CD) boshqarishga qaratilgan. Yuqoridagi ikkita o'ymakorlik maqolasi o'quvchilarga o'ymakorlik jarayonining maqsadi, yuqoridagi maqsadlarga erishishdagi to'siqlar va bunday to'siqlarni yengib o'tish uchun ishlatiladigan samaradorlik ko'rsatkichlari haqida tushuncha berishga qaratilgan.
Nashr vaqti: 2024-yil 10-sentabr