האַלב-קאָנדוקטאָר פּאַטערנינג פּראָצעס פלוס-עטשינג

פריע נאַסע עטשינג האָט געפֿירט צו דער אַנטוויקלונג פֿון רייניקונג אָדער פֿאַראַשן פּראָצעסן. הײַנט איז טרוקן עטשינג מיט פּלאַזמע געוואָרן דער הויפּטשטראָם.עטשינג פּראָצעספלאזמע באשטייט פון עלעקטראנען, קאטיאנען און ראדיקאלן. די ענערגיע וואס ווערט אנגעווענדעט צום פלאזמע פאראורזאכט אז די אויסערסטע עלעקטראנען פון דעם מקור גאז אין א נייטראלן צושטאנד ווערן אפגעריסן, דערמיט פארוואנדלענדיג די עלעקטראנען אין קאטיאנען.

דערצו קענען אומפארפעקטע אטאמען אין מאלעקולן אפגעריסן ווערן דורך אנװענדן ענערגיע צו פארמירן עלעקטריש נייטראלע ראדיקאלן. טרוקענע עטשינג ניצט קאטיאנען און ראדיקאלן װאס מאכן אויס פלאזמע, װאו קאטיאנען זענען אניזאטראפיש (געאייגנט פאר עטשינג אין א געװיסע ריכטונג) און ראדיקאלן זענען איזאטראפיש (געאייגנט פאר עטשינג אין אלע ריכטונגען). די צאל ראדיקאלן איז פיל גרעסער װי די צאל קאטיאנען. אין דעם פאל, זאל טרוקענע עטשינג זיין איזאטראפיש װי נאסע עטשינג.

אבער, עס איז די אניזאטראפישע עטשינג פון טרוקענע עטשינג וואס מאכט אולטרא-מיניאטוריזירטע קרייזן מעגלעך. וואס איז די סיבה דערפאר? דערצו, די עטשינג גיכקייט פון קאטיאנען און ראדיקאלן איז זייער שטייט. נו, ווי אזוי קענען מיר אנווענדן פלאזמע עטשינג מעטאדן צו מאסן פראדוקציע אין ליכט פון דעם חסרון?

 

 

1. אַספּעקט פאַרהעלטעניש (A/R)

 

פיגור 1. דער באַגריף פון אַספּעקט פאַרהעלטעניש און דער השפּעה פון טעקנאַלאָגישן פּראָגרעס אויף אים.

 

אַספּעקט פאַרהעלטעניש איז די פאַרהעלטעניש פון האָריזאָנטאַלער ברייט צו ווערטיקאַלער הייך (ד"ה, הייך צעטיילט דורך ברייט). ווי קלענער די קריטישע דימענסיע (CD) פון דער סערקוט, אַלץ גרעסער די אַספּעקט פאַרהעלטעניש ווערט. דאָס הייסט, אויב מיר נעמען אן אַספּעקט פאַרהעלטעניש ווערט פון 10 און א ברייט פון 10 נאַנאָמעטער, זאָל די הייך פון דעם לאָך וואָס מען בוירט בעת דעם עטשינג פּראָצעס זיין 100 נאַנאָמעטער. דעריבער, פֿאַר פּראָדוקטן פון דער ווייַטער דור וואָס דאַרפן אולטראַ-מיניאַטוריזאַציע (2D) אָדער הויך געדיכטקייט (3D), זענען גאָר הויכע אַספּעקט פאַרהעלטעניש ווערטן פארלאנגט צו ענשור אַז קאַטיאָנען קענען דורכדרינגען דעם אונטערשטן פילם בעת עטשינג.

 

כדי צו דערגרייכן אולטרא-מיניאטוריזאציע טעכנולוגיע מיט א קריטישע דימענסיע פון ​​ווייניגער ווי 10 נאַנאָמעטער אין 2D פּראָדוקטן, זאָל דער קאַפּאַסיטאָר אַספּעקט פאַרהעלטעניש ווערט פון דינאַמיש ראַנדאָם אַקסעס זכּרון (DRAM) זיין געהאלטן העכער 100. ענלעך, 3D NAND פלאַש זכּרון דאַרף אויך העכער אַספּעקט פאַרהעלטעניש ווערטן צו סטאַק 256 לייַערס אָדער מער פון צעל סטאַקינג לייַערס. אפילו אויב די באדינגונגען פארלאנגט פֿאַר אנדערע פּראָצעסן זענען דערפילט, די פארלאנגטע פּראָדוקטן קענען נישט פּראָדוצירט ווערן אויב דיעטשינג פּראָצעסאיז נישט לויטן סטאַנדאַרט. דעריבער ווערט עטשינג טעכנאָלאָגיע אַלץ וויכטיקער.

 

 

2. איבערבליק פון פּלאַזמע עטשינג

 

פיגור 2. באַשטימען פּלאַזמע מקור גאַז לויט פילם טיפּ

 

ווען מען ניצט אַ ליידיקע רער, ווי שמאָלער דער רער דיאַמעטער, אַלץ גרינגער איז עס פֿאַר פֿליסיקייט אַרײַנצוקומען, וואָס איז די אַזוי גערופֿענע קאַפּילאַרע דערשיינונג. אָבער, אויב מען דאַרף בויערן אַ לאָך (פֿאַרמאַכטע עק) אין דעם אויפֿגעדעקטן געגנט, ווערט די אַרײַנפֿיר פֿון דער פֿליסיקייט גאַנץ שווער. דעריבער, ווײַל די קריטישע גרייס פֿון דעם קרייז איז געווען 3µm ביז 5µm אין מיטן 1970ער יאָרן, טרוקענע...עטשינגהאט ביסלעכווייַז ערזעצט נאַס עטשינג ווי דער הויפּטשטראָם. דאָס הייסט, כאָטש יאָניזירט, איז עס גרינגער צו דורכדרינגען טיפע לעכער ווייַל דער באַנד פון אַן איינציק מאָלעקול איז קלענער ווי דער פון אַן אָרגאַנישער פּאָלימער לייזונג מאָלעקול.

בעת פלאזמע עטשינג, זאָל מען צופּאַסן דעם אינעווייניק פון דער פּראָצעסירונג קאַמער וואָס ווערט גענוצט פֿאַר עטשינג צו אַ וואַקוום צושטאַנד איידער מען ינדזשעקטירט דעם פלאזמע קוואַל גאַז וואָס איז פּאַסיק פֿאַר דער באַטרעפנדיקער שיכט. ביים עטשינג האַרטע אָקסייד פֿילמען, זאָל מען נוצן שטאַרקערע קאַרבאָן פֿלואָריד-באַזירטע קוואַל גאַזן. פֿאַר רעלאַטיוו שוואַכע סיליקאָן אָדער מעטאַל פֿילמען, זאָל מען נוצן כלאָר-באַזירטע פלאזמע קוואַל גאַזן.

אַלזאָ, ווי זאָל מען איינגעעטשט דעם גייט שיכט און די אונטערלייגנדיקע סיליקאָן דייאַקסייד (SiO2) איזאָלירנדיקע שיכט?

ערשטנס, פאר דער גייט שיכט, זאל מען אראפנעמען סיליקאן מיט א כלור-באזירטן פלאזמע (סיליקאן + כלור) מיט פאליסיליקאן עטשינג סעלעקטיוויטי. פאר דער אונטערשטער איזאלירנדיקער שיכט, זאל מען איינגעעטשט דעם סיליקאן דיאקסייד פילם אין צוויי טריט מיט א קוילן-פלאריד-באזירטן פלאזמע קוואל גאז (סיליקאן דיאקסייד + קוילן-טעטראפלאריד) מיט שטארקערער עטשינג סעלעקטיוויטי און עפעקטיווקייט.

 

 

3. רעאַקטיוו יאָן עטשינג (RIE אָדער פיזיקאָכעמיש עטשינג) פּראָצעס

 

פיגור 3. מעלות פון רעאַקטיוו יאָן עטשינג (אַניזאָטראָפּי און הויך עטשינג קורס)

 

פּלאַזמע כּולל ביידע איזאָטראָפּישע פֿרײַע ראַדיקאַלן און אַניזאָטראָפּישע קאַטיאָנען, אַזוי ווי טוט עס דורכפֿירן אַניזאָטראָפּישע עטשינג?

פּלאַזמע טרוקענע עטשינג ווערט דער הויפּט דורכגעפירט דורך רעאַקטיווע יאָן עטשינג (RIE, Reactive Ion Etching) אָדער אַפּליקאַציעס באַזירט אויף דעם מעטאָד. דער קערן פון דער RIE מעטאָד איז צו שוואַכן די בינדונג קראַפט צווישן ציל מאָלעקולן אין דעם פילם דורך אַטאַקירן דעם עטשינג געגנט מיט אַניזאָטראָפּישע קאַטיאָנען. דער שוואַכער געגנט ווערט אַבזאָרבירט דורך פרייע ראַדיקאַלן, קאָמבינירט מיט די פּאַרטיקלען וואָס מאַכן אויס דעם שיכט, פאַרוואַנדלט אין גאַז (אַ וואָלאַטיל קאַמפּאַונד) און באַפרייט.

כאָטש פרייע ראַדיקאַלן האָבן איזאָטראָפּישע כאַראַקטעריסטיקס, ווערן מאַלעקולן וואָס מאַכן אויס די אונטערשטע ייבערפלאַך (וועמענס בינדונג קראַפט ווערט שוואַכער דורך דעם אַטאַק פון קאַטיאָנען) גרינגער געכאפט דורך פרייע ראַדיקאַלן און פארוואנדלט אין נייע קאַמפּאַונדז ווי זייט ווענט מיט שטאַרקער בינדונג קראַפט. דעריבער ווערט אַראָפּגייענדיקע עטשינג דער הויפּטשטראָם. די געכאפטע פּאַרטיקלען ווערן גאַז מיט פרייע ראַדיקאַלן, וואָס ווערן דעזאָרבירט און באַפרייט פון דער ייבערפלאַך אונטער דער אַקציע פון ​​וואַקוום.

 

אין דעם מאָמענט, די קאַטיאָנען באַקומען דורך גשמיות אַקציע און די פרייע ראַדיקאַלן באַקומען דורך כעמישער אַקציע ווערן קאַמביינד פֿאַר גשמיות און כעמיש עטשינג, און די עטשינג קורס (עטשינג קורס, דער גראַד פון עטשינג אין אַ געוויסער צייט) ווערט געוואקסן מיט 10 מאָל קאַמפּערד מיט דעם פאַל פון קאַטיאָנישן עטשינג אָדער פרייע ראַדיקאַל עטשינג אַליין. די מעטאָדע קען ניט בלויז פאַרגרעסערן די עטשינג קורס פון אַניזאָטראָפּיש אַראָפּגיין עטשינג, אָבער אויך סאָלווע די פּראָבלעם פון פּאָלימער רעזידו נאָך עטשינג. די מעטאָדע ווערט גערופן רעאַקטיוו יאָן עטשינג (RIE). דער שליסל צו דעם הצלחה פון RIE עטשינג איז צו געפֿינען אַ פּלאַזמע מקור גאַז פּאַסיק פֿאַר עטשינג די פילם. באַמערקונג: פּלאַזמע עטשינג איז RIE עטשינג, און די צוויי קענען זיין באַטראַכט ווי דער זעלביקער באַגריף.

 

 

4. עטש קורס און קאָר פאָרשטעלונג אינדעקס

 

פיגור 4. קאָר עטש פאָרשטעלונג אינדעקס שייך צו עטש קורס

 

עטש ראטע באציט זיך צו דער טיפקייט פון פילם וואס מען ערווארטעט צו ווערן דערגרייכט אין איין מינוט. נו, וואס מיינט עס אז די עטש ראטע ווערירט פון טייל צו טייל אויף איין וועיפער?

דאָס מיינט אַז די עטשינג טיפקייט ווערייִרט זיך פֿון טייל צו טייל אויף דער וועיפער. צוליב דעם איז עס זייער וויכטיק צו שטעלן דעם ענדפּונקט (EOP) וואו די עטשינג זאָל זיך אָפּשטעלן דורך באַטראַכטן די דורכשניטלעכע עטשינג קורס און עטשינג טיפקייט. אפילו אויב די EOP איז באַשטימט, זענען נאָך דאָ עטלעכע געביטן וואו די עטשינג טיפקייט איז טיפער (איבער-עטשינג) אָדער פלאַך (אונטער-עטשינג) ווי אָריגינעל געפּלאַנט. אָבער, אונטער-עטשינג פֿאַראורזאַכט מער שאָדן ווי איבער-עטשינג בעת עטשינג. ווייל אין פֿאַל פֿון אונטער-עטשינג, וועט דער אונטער-עטשינג טייל שטערן שפּעטערדיקע פּראָצעסן ווי יאָן אימפּלאַנטאַציע.

דערווייל, סעלעקטיוויטי (געמאסטן דורך עטשינג קורס) איז א שליסל פאָרשטעלונג אינדיקאַטאָר פון דעם עטשינג פּראָצעס. דער מעסטונג סטאַנדאַרט איז באזירט אויף דעם פאַרגלייַך פון די עטשינג קורס פון די מאַסקע שיכט (פאָטאָרעזיסט פילם, אָקסייד פילם, סיליקאָן ניטריד פילם, אאז"וו) און די ציל שיכט. דאָס מיינט אַז די העכער די סעלעקטיוויטי, די שנעלער די ציל שיכט איז געעכט. די העכער די מדרגה פון מיניאַטוריזאַציע, די העכער די סעלעקטיוויטי פאָדערונג איז צו ענשור אַז פייַן פּאַטערנז קענען זיין פּערפעקט דערלאנגט. זינט די עטשינג ריכטונג איז גלייַך, די סעלעקטיוויטי פון קאַטיאָניק עטשינג איז נידעריק, בשעת די סעלעקטיוויטי פון ראַדיקאַל עטשינג איז הויך, וואָס ימפּרוווז די סעלעקטיוויטי פון RIE.

 

 

5. עטשינג פּראָצעס

 

פיגור 5. עטשינג פּראָצעס

 

ערשטנס, ווערט דער וועיפער געלייגט אין אן אקסידאציע אויוון מיט א טעמפעראטור צווישן 800 און 1000℃, און דערנאך ווערט א סיליקאן דיאקסייד (SiO2) פילם מיט הויכע איזאלאציע אייגנשאפטן געשאפן אויף דער ייבערפלאך פון דעם וועיפער דורך א טרוקענע מעטאד. דערנאך ווערט דער דעפאזיציע פראצעס אריינגעגעבן צו געשאפן א סיליקאן שיכט אדער א קאנדוקטיוו שיכט אויף דעם אקסייד פילם דורך כעמישע פארע דעפאזיציע (CVD)/פיזישע פארע דעפאזיציע (PVD). אויב א סיליקאן שיכט ווערט געשאפן, קען מען דורכפירן אן אומריינקייט דיפוזיע פראצעס צו פארגרעסערן קאנדוקטיוויטעט אויב נויטיג. בעת דעם אומריינקייט דיפוזיע פראצעס, ווערן אפט צוגעלייגט קייפל אומריינקייטן איבער און איבער.

אין דעם מאָמענט, זאָל מען קאָמבינירן די איזאָלירנדיקע שיכט און די פּאָליסיליקאָן שיכט פֿאַר עטשינג. ערשטנס, ניצט מען אַ פֿאָטאָרעזיסט. דערנאָך, לייגט מען אַ מאַסקע אויף דעם פֿאָטאָרעזיסט פֿילם און מען טוט דורכפֿירן אַ נאַסע עקספּאָזיציע דורך אײַנטונקען כּדי צו דרוקן דעם געוואונטשענעם מוסטער (נישט קענטיק מיטן נאַקעטן אויג) אויף דעם פֿאָטאָרעזיסט פֿילם. ווען די מוסטער קאָנטור ווערט אַנטפּלעקט דורך דער אַנטוויקלונג, נעמט מען אַוועק דעם פֿאָטאָרעזיסט אין דעם פֿאָטאָסענסיטיוון געגנט. דערנאָך ווערט דער ווייפֿער, וואָס איז באַאַרבעט געוואָרן דורך דעם פֿאָטאָליטהאָגראַפֿיע פּראָצעס, איבערגעפֿירט צום עטשינג פּראָצעס פֿאַר טרוקן עטשינג.

טרוקענע עטשינג ווערט בעיקר דורכגעפירט דורך רעאקטיווע יאן עטשינג (RIE), אין וועלכער עטשינג ווערט איבערגעחזרט בעיקר דורך פארטרעטן דעם קוואל גאז וואס איז פאסיג פאר יעדן פילם. ביידע טרוקענע עטשינג און נאסע עטשינג צילן צו פארגרעסערן דעם אספעקט פראפארציע (A/R ווערט) פון עטשינג. דערצו, רעגעלמעסיגע רייניקונג איז נויטיג צו באזייטיגן דעם פאלימער וואס האט זיך אנגעזאמלט ביים דנאָ פונעם לאך (דער שפאלט וואס ווערט געשאפן דורך עטשינג). דער וויכטיגער פונקט איז אז אלע וועריאַבלען (ווי מאטעריאלן, קוואל גאז, צייט, פארעם און סיקווענץ) זאלן ווערן ארגאניש צוגעפאסט צו זיכער מאכן אז די רייניקונג לייזונג אדער פלאזמע קוואל גאז קען פליסן אראפ צום דנאָ פונעם גרוב. א קליינע ענדערונג אין א וועריאַבלע פארלאנגט איבערקאלקולאציע פון ​​אנדערע וועריאַבלען, און דער איבערקאלקולאציע פראצעס ווערט איבערגעחזרט ביז עס טרעפט דעם צוועק פון יעדן שטאפל. לעצטנס, זענען מאנאאטאמישע שיכטן ווי אטאמישע שיכט דעפאזיציע (ALD) שיכטן געווארן דינער און הארטער. דעריבער, רוקט זיך עטשינג טעכנולוגיע צו דער באנוץ פון נידעריגע טעמפעראטורן און דרוק. דער עטשינג פראצעס צילט צו קאנטראלירן די קריטישע דימענסיע (CD) צו פראדוצירן פיינע מוסטערן און זיכער מאכן אז פראבלעמען וואס ווערן געפארשאפט דורך דעם עטשינג פראצעס ווערן פארמיידט, ספעציעל אונטער-עטשינג און פראבלעמען פארבונדן מיט רעזידו באזייטיגונג. די אויבנדערמאנטע צוויי ארטיקלען וועגן עטשינג צילן צו געבן לייענער א פארשטאנד פון דעם צוועק פון דעם עטשינג פראצעס, די שטערונגען צו דערגרייכן די אויבנדערמאנטע צילן, און די פאָרשטעלונג אינדיקאַטאָרן געניצט צו באַזיגן אַזעלכע שטערונגען.