Vroeë nat ets het die ontwikkeling van skoonmaak- of asprosesse bevorder. Vandag het droë ets met plasma die hoofstroom gewordets proses. Plasma bestaan uit elektrone, katione en radikale. Die energie wat op die plasma toegedien word, veroorsaak dat die buitenste elektrone van die brongas in 'n neutrale toestand afgestroop word en sodoende hierdie elektrone in katione omskakel.
Boonop kan onvolmaakte atome in molekules gestroop word deur energie toe te pas om elektries neutrale radikale te vorm. Droë ets gebruik katione en radikale waaruit plasma bestaan, waar katione anisotroop is (geskik vir ets in 'n sekere rigting) en radikale isotroop is (geskik vir ets in alle rigtings). Die aantal radikale is veel groter as die aantal katione. In hierdie geval moet droë ets isotroop wees soos nat ets.
Dit is egter die anisotropiese ets van droë ets wat ultra-geminiaturiseerde stroombane moontlik maak. Wat is die rede hiervoor? Daarbenewens is die etsspoed van katione en radikale baie stadig. So, hoe kan ons plasma-etsmetodes toepas op massaproduksie in die lig van hierdie tekortkoming?
1. Aspekverhouding (A/R)
Figuur 1. Die konsep van aspekverhouding en die impak van tegnologiese vooruitgang daarop
Aspekverhouding is die verhouding van horisontale breedte tot vertikale hoogte (dws hoogte gedeel deur breedte). Hoe kleiner die kritiese dimensie (CD) van die stroombaan, hoe groter is die aspekverhoudingwaarde. Dit wil sê, as 'n aspekverhoudingwaarde van 10 en 'n breedte van 10nm aanvaar word, moet die hoogte van die gat wat tydens die etsproses geboor word 100nm wees. Daarom, vir volgende generasie produkte wat ultra-miniaturisering (2D) of hoë digtheid (3D) vereis, word uiters hoë aspekverhoudingwaardes vereis om te verseker dat katione die onderste film kan binnedring tydens ets.
Om ultra-miniaturiseringstegnologie met 'n kritieke dimensie van minder as 10nm in 2D-produkte te bereik, moet die kapasitoraspekverhoudingwaarde van dinamiese ewekansige toegangsgeheue (DRAM) bo 100 gehandhaaf word. Net so vereis 3D NAND-flitsgeheue ook hoër aspekverhoudingwaardes om 256 lae of meer selstapellae te stapel. Selfs as die voorwaardes wat vir ander prosesse vereis word, nagekom word, kan die vereiste produkte nie vervaardig word as dieets prosesis nie op standaard nie. Dit is hoekom etstegnologie al hoe belangriker word.
2. Oorsig van plasma-ets
Figuur 2. Bepaling van plasmabrongas volgens filmtipe
Wanneer 'n hol pyp gebruik word, hoe smaller die pyp deursnee, hoe makliker is dit vir vloeistof om binne te gaan, wat die sogenaamde kapillêre verskynsel is. As 'n gat (geslote punt) egter in die blootgestelde area geboor moet word, word die inset van die vloeistof redelik moeilik. Daarom, aangesien die kritieke grootte van die stroombaan 3um tot 5um in die middel-1970's was, droogetshet nat-ets geleidelik as die hoofstroom vervang. Dit wil sê, hoewel geïoniseerd, is dit makliker om diep gate binne te dring omdat die volume van 'n enkele molekule kleiner is as dié van 'n organiese polimeeroplossingmolekule.
Tydens plasma-ets moet die binnekant van die verwerkingskamer wat vir ets gebruik word, na 'n vakuumtoestand aangepas word voordat die plasmabrongas wat geskik is vir die betrokke laag ingespuit word. Wanneer soliede oksiedfilms geëts word, moet sterker koolstoffluoried-gebaseerde brongasse gebruik word. Vir relatief swak silikon- of metaalfilms moet chloorgebaseerde plasmabrongasse gebruik word.
So, hoe moet die heklaag en die onderliggende silikondioksied (SiO2) isolerende laag geëts word?
Eerstens, vir die heklaag, moet silikon verwyder word met behulp van 'n chloor-gebaseerde plasma (silikon + chloor) met polisilicon ets selektiwiteit. Vir die onderste isolerende laag moet die silikondioksiedfilm in twee stappe geëts word deur 'n koolstoffluoried-gebaseerde plasmabrongas (silikondioksied + koolstoftetrafluoried) met sterker etselektiwiteit en doeltreffendheid te gebruik.
3. Reaktiewe ioon-ets (RIE of fisies-chemiese ets) proses
Figuur 3. Voordele van reaktiewe ioon-ets (anisotropie en hoë etstempo)
Plasma bevat beide isotropiese vrye radikale en anisotropiese katione, so hoe voer dit anisotropiese ets uit?
Plasma-droë-ets word hoofsaaklik uitgevoer deur reaktiewe ioon-ets (RIE, Reactive Ion Etching) of toepassings gebaseer op hierdie metode. Die kern van die RIE-metode is om die bindingskrag tussen teikenmolekules in die film te verswak deur die etsarea met anisotropiese katione aan te val. Die verswakte area word geabsorbeer deur vrye radikale, gekombineer met die deeltjies waaruit die laag bestaan, omskep in gas ('n vlugtige verbinding) en vrygestel.
Alhoewel vrye radikale isotropiese eienskappe het, word molekules wat die onderste oppervlak uitmaak (wie se bindingskrag verswak word deur die aanval van katione) makliker deur vrye radikale gevang en in nuwe verbindings omgeskakel as sywande met sterk bindingskrag. Daarom word afwaartse ets die hoofstroom. Die vasgevang deeltjies word gas met vrye radikale, wat gedesorbeer word en van die oppervlak vrygestel word onder die werking van vakuum.
Op hierdie tydstip word die katione wat deur fisiese aksie verkry word en die vrye radikale wat deur chemiese aksie verkry word gekombineer vir fisiese en chemiese ets, en die etstempo (Ets Rate, die graad van ets in 'n sekere tydperk) word met 10 keer verhoog in vergelyking met die geval van kationiese ets of vrye radikale ets alleen. Hierdie metode kan nie net die etstempo van anisotropiese afwaartse ets verhoog nie, maar ook die probleem van polimeerresidu na ets oplos. Hierdie metode word reaktiewe ioon-etsing (RIE) genoem. Die sleutel tot die sukses van RIE-ets is om 'n plasmabrongas te vind wat geskik is om die film te ets. Let wel: Plasma-ets is RIE-ets, en die twee kan as dieselfde konsep beskou word.
4. Etskoers en kernprestasie-indeks
Figuur 4. Kern Ets Prestasie Indeks wat verband hou met Ets Tempo
Etstempo verwys na die diepte van film wat na verwagting binne een minuut bereik sal word. So, wat beteken dit dat die etstempo van deel tot deel op 'n enkele wafer verskil?
Dit beteken dat die etsdiepte van deel tot deel op die wafer verskil. Om hierdie rede is dit baie belangrik om die eindpunt (EOP) te stel waar ets moet stop deur die gemiddelde etstempo en etsdiepte in ag te neem. Selfs al is die EOP ingestel, is daar steeds sommige gebiede waar die etsdiepte dieper (oor-geëts) of vlakker (onder-geëts) is as wat oorspronklik beplan is. Onder-ets veroorsaak egter meer skade as oor-ets tydens ets. Want in die geval van onder-ets, sal die onder-geëtste deel daaropvolgende prosesse soos ioon-inplanting belemmer.
Intussen is selektiwiteit (gemeet deur etstempo) 'n sleutelprestasie-aanwyser van die etsproses. Die metingstandaard is gebaseer op die vergelyking van die etstempo van die maskerlaag (fotoresistfilm, oksiedfilm, silikonnitriedfilm, ens.) en die teikenlaag. Dit beteken dat hoe hoër die selektiwiteit, hoe vinniger word die teikenlaag geëts. Hoe hoër die vlak van miniaturisering, hoe hoër is die selektiwiteitsvereiste om te verseker dat fyn patrone perfek aangebied kan word. Aangesien die etsrigting reguit is, is die selektiwiteit van kationiese ets laag, terwyl die selektiwiteit van radikale ets hoog is, wat die selektiwiteit van RIE verbeter.
5. Etsproses
Figuur 5. Etsproses
Eerstens word die wafer in 'n oksidasie-oond geplaas met 'n temperatuur wat tussen 800 en 1000 ℃ gehandhaaf word, en dan word 'n silikondioksied (SiO2) film met hoë isolasie-eienskappe op die oppervlak van die wafer gevorm deur 'n droë metode. Vervolgens word die afsettingsproses betree om 'n silikonlaag of 'n geleidende laag op die oksiedfilm te vorm deur chemiese dampneerslag (CVD)/fisiese dampneerslag (PVD). Indien 'n silikonlaag gevorm word, kan 'n onsuiwerheidsdiffusieproses uitgevoer word om geleiding te verhoog indien nodig. Tydens die onsuiwerheidsdiffusieproses word verskeie onsuiwerhede dikwels herhaaldelik bygevoeg.
Op hierdie tydstip moet die isolerende laag en die polisiliconlaag gekombineer word vir ets. Eerstens word 'n fotoresist gebruik. Vervolgens word 'n masker op die fotoresistfilm geplaas en nat blootstelling word uitgevoer deur onderdompeling om die gewenste patroon (onsigbaar met die blote oog) op die fotoresistfilm af te druk. Wanneer die patroonomtrek deur ontwikkeling geopenbaar word, word die fotoresist in die fotosensitiewe area verwyder. Dan word die wafel wat deur die fotolitografie-proses verwerk is, oorgedra na die etsproses vir droë ets.
Droë-ets word hoofsaaklik deur reaktiewe ioon-ets (RIE) uitgevoer, waarin ets hoofsaaklik herhaal word deur die brongas wat geskik is vir elke film te vervang. Beide droë ets en nat ets het ten doel om die aspekverhouding (A/R-waarde) van ets te verhoog. Daarbenewens is gereelde skoonmaak nodig om die polimeer wat aan die onderkant van die gat opgehoop is (die gaping wat deur ets gevorm word) te verwyder. Die belangrike punt is dat alle veranderlikes (soos materiale, brongas, tyd, vorm en volgorde) organies aangepas moet word om te verseker dat die skoonmaakoplossing of plasmabrongas na die bodem van die sloot kan vloei. 'n Geringe verandering in 'n veranderlike vereis herberekening van ander veranderlikes, en hierdie herberekeningsproses word herhaal totdat dit aan die doel van elke stadium voldoen. Onlangs het monoatomiese lae soos atoomlaagafsetting (ALD) lae dunner en harder geword. Daarom beweeg etstegnologie na die gebruik van lae temperature en druk. Die etsproses het ten doel om die kritieke dimensie (CD) te beheer om fyn patrone te produseer en te verseker dat probleme wat deur die etsproses veroorsaak word, vermy word, veral onder-ets en probleme wat verband hou met residuverwydering. Bogenoemde twee artikels oor ets het ten doel om lesers 'n begrip te gee van die doel van die etsproses, die struikelblokke om bogenoemde doelwitte te bereik, en die prestasie-aanwysers wat gebruik word om sulke struikelblokke te oorkom.
Postyd: 10 September 2024