Erkən yaş aşındırma təmizləmə və ya külləmə proseslərinin inkişafına kömək etdi. Bu gün plazmadan istifadə edərək quru aşındırma əsas cərəyan halına gəldiaşındırma prosesi. Plazma elektronlardan, kationlardan və radikallardan ibarətdir. Plazmaya tətbiq olunan enerji, neytral vəziyyətdə olan mənbə qazının ən xarici elektronlarının ayrılmasına səbəb olur və bununla da bu elektronları kationlara çevirir.
Bundan əlavə, molekullardakı qeyri-kamil atomlar, elektrik cəhətdən neytral radikallar yaratmaq üçün enerji tətbiq etməklə çıxarıla bilər. Quru aşındırmada plazmanı təşkil edən kationlar və radikallardan istifadə olunur, burada kationlar anizotrop (müəyyən istiqamətdə aşındırmaq üçün uyğundur), radikallar isə izotropdur (bütün istiqamətlərdə aşındırmaq üçün uyğundur). Radikalların sayı kationların sayından qat-qat çoxdur. Bu halda quru aşındırma yaş aşındırma kimi izotrop olmalıdır.
Bununla birlikdə, ultra miniatürləşdirilmiş sxemləri mümkün edən quru aşındırmanın anizotropik aşındırmasıdır. Bunun səbəbi nədir? Bundan əlavə, kationların və radikalların aşındırma sürəti çox yavaşdır. Bəs bu çatışmazlıq qarşısında plazma aşındırma üsullarını kütləvi istehsala necə tətbiq edə bilərik?
1. Aspekt Nisbəti (A/R)
Şəkil 1. Aspekt nisbəti anlayışı və texnoloji tərəqqinin ona təsiri
Aspekt nisbəti üfüqi genişliyin şaquli hündürlüyə nisbətidir (yəni, hündürlüyün enə bölünməsi). Dövrənin kritik ölçüsü (CD) nə qədər kiçik olsa, aspekt nisbəti dəyəri bir o qədər böyük olar. Yəni aspekt nisbəti dəyərinin 10 və eninin 10 nm olduğunu fərz etsək, aşındırma prosesi zamanı qazılan çuxurun hündürlüyü 100 nm olmalıdır. Buna görə də, ultra miniatürləşdirmə (2D) və ya yüksək sıxlıq (3D) tələb edən yeni nəsil məhsullar üçün aşındırma zamanı kationların alt təbəqəyə nüfuz edə bilməsini təmin etmək üçün son dərəcə yüksək aspekt nisbəti dəyərləri tələb olunur.
2D məhsullarında kritik ölçüsü 10 nm-dən az olan ultra miniatürləşdirmə texnologiyasına nail olmaq üçün dinamik təsadüfi giriş yaddaşının (DRAM) kondansatör aspekt nisbəti dəyəri 100-dən yuxarı saxlanılmalıdır. 256 qat və ya daha çox hüceyrə yığma qatını yığmaq üçün. Digər proseslər üçün tələb olunan şərtlər yerinə yetirilsə belə, tələb olunan məhsul istehsal oluna bilməzaşındırma prosesistandarta uyğun deyil. Bu səbəbdən aşındırma texnologiyası getdikcə daha çox əhəmiyyət kəsb edir.
2. Plazma aşındırmanın icmalı
Şəkil 2. Plazma mənbəyi qazının plyonka növünə görə təyin edilməsi
İçi boş bir boru istifadə edildikdə, boru diametri nə qədər dar olarsa, mayenin daxil olması bir o qədər asan olur ki, bu da kapilyar fenomen adlanır. Bununla belə, açıq sahədə bir deşik (qapalı uc) qazılacaqsa, mayenin daxil edilməsi olduqca çətinləşir. Buna görə də, dövrənin kritik ölçüsü 1970-ci illərin ortalarında 3um-dan 5um-a qədər olduğundan, quruaşındırmatədricən əsas kimi yaş aşındırma əvəz etmişdir. Yəni ionlaşmış olsa da, bir molekulun həcmi üzvi polimer məhlul molekulunun həcmindən kiçik olduğu üçün dərin dəliklərə nüfuz etmək daha asandır.
Plazma ilə aşındırma zamanı, aşındırma üçün istifadə olunan emal kamerasının daxili hissəsi müvafiq təbəqə üçün uyğun olan plazma mənbəyi qazını vurmazdan əvvəl vakuum vəziyyətinə uyğunlaşdırılmalıdır. Bərk oksid filmlərini aşındırarkən, daha güclü karbon flüorid əsaslı mənbə qazlarından istifadə edilməlidir. Nisbətən zəif silisium və ya metal filmlər üçün xlor əsaslı plazma qaynaqlı qazlardan istifadə edilməlidir.
Beləliklə, qapı təbəqəsi və altındakı silikon dioksid (SiO2) izolyasiya təbəqəsi necə aşınmalıdır?
Birincisi, qapı təbəqəsi üçün, polisilikon aşındırma selektivliyi ilə xlor əsaslı plazma (silikon + xlor) istifadə edərək silisium çıxarılmalıdır. Alt izolyasiya təbəqəsi üçün silikon dioksid filmi daha güclü aşındırma seçiciliyi və effektivliyi ilə karbon flüorid əsaslı plazma mənbə qazından (silikon dioksid + karbon tetraflorid) istifadə edərək iki addımda həkk edilməlidir.
3. Reaktiv ionla aşındırma (RIE və ya fiziki-kimyəvi aşındırma) prosesi
Şəkil 3. Reaktiv ionların aşındırılmasının üstünlükləri (anizotropiya və yüksək aşındırma dərəcəsi)
Plazma həm izotrop sərbəst radikalları, həm də anizotrop kationları ehtiva edir, ona görə də anizotrop aşındırma necə həyata keçirilir?
Plazma quru aşındırma əsasən reaktiv ion aşındırma (RIE, Reactive Ion Eching) və ya bu üsula əsaslanan tətbiqlərlə həyata keçirilir. RIE metodunun əsasını anizotrop kationlarla aşındırma sahəsinə hücum edərək, filmdəki hədəf molekullar arasındakı bağlama qüvvəsini zəiflətməkdir. Zəifləmiş sahə sərbəst radikallar tərəfindən udulur, təbəqəni təşkil edən hissəciklərlə birləşir, qaza (uçucu birləşmə) çevrilir və sərbəst buraxılır.
Sərbəst radikallar izotrop xüsusiyyətlərə malik olsalar da, alt səthi təşkil edən molekullar (kationların hücumu nəticəsində bağlanma qüvvəsi zəifləmiş) sərbəst radikallar tərəfindən daha asan tutulur və güclü bağlama qüvvəsi olan yan divarlara nisbətən yeni birləşmələrə çevrilir. Buna görə də, aşağıya doğru aşındırma əsas istiqamətə çevrilir. Tutulan hissəciklər vakuumun təsiri altında desorbsiya edilən və səthdən çıxan sərbəst radikallarla qaz halına gəlir.
Bu zaman fiziki təsir nəticəsində əldə edilən kationlar və kimyəvi təsir nəticəsində əldə edilən sərbəst radikallar fiziki və kimyəvi aşındırma üçün birləşdirilir və aşındırma sürəti (Etch Rate, müəyyən bir müddətdə aşındırma dərəcəsi) 10 dəfə artırılır. yalnız kationik aşındırma və ya sərbəst radikal aşındırma halı ilə müqayisədə. Bu üsul nəinki anizotrop aşağıya doğru aşındırma sürətini artıra bilər, həm də aşındırmadan sonra polimer qalıqları problemini həll edə bilər. Bu üsul reaktiv ion aşındırma (RIE) adlanır. RIE-nin aşındırılmasının uğurunun açarı filmin aşındırılması üçün uyğun plazma mənbəyi qazının tapılmasıdır. Qeyd: Plazma aşındırma RIE etchingdir və ikisi eyni konsepsiya kimi qəbul edilə bilər.
4. Etch Rate və Əsas Performans İndeksi
Şəkil 4. Etch Rate ilə əlaqəli Əsas Etch Performans İndeksi
Etch dərəcəsi bir dəqiqə ərzində əldə edilməsi gözlənilən filmin dərinliyinə aiddir. Beləliklə, aşındırma dərəcəsinin bir vaflidə hissədən hissəyə dəyişməsi nə deməkdir?
Bu o deməkdir ki, aşındırma dərinliyi vaflidə hissədən hissəyə dəyişir. Bu səbəbdən orta aşındırma sürətini və aşındırma dərinliyini nəzərə alaraq aşınmanın dayandırılacağı son nöqtəni (EOP) təyin etmək çox vacibdir. EOP təyin olunsa belə, hələ də aşındırma dərinliyinin ilkin planlaşdırıldığından daha dərin (həddindən artıq həkk olunmuş) və ya dayaz (az işlənmiş) olduğu bəzi sahələr var. Bununla belə, az aşındırma, aşındırma zamanı həddindən artıq aşındırmadan daha çox zərər verir. Çünki az aşındırma vəziyyətində, aşağı həkk olunmuş hissə ion implantasiyası kimi sonrakı proseslərə mane olacaq.
Eyni zamanda, selektivlik (aşınma dərəcəsi ilə ölçülür) aşındırma prosesinin əsas performans göstəricisidir. Ölçmə standartı maska qatının (fotorezist plyonka, oksid plyonka, silisium nitrid plyonka və s.) və hədəf təbəqənin aşındırma sürətinin müqayisəsinə əsaslanır. Bu o deməkdir ki, seçicilik nə qədər yüksək olarsa, hədəf təbəqə daha tez həkk olunur. Miniatürləşdirmə səviyyəsi nə qədər yüksək olarsa, incə naxışların mükəmməl şəkildə təqdim edilməsini təmin etmək üçün seçmə tələbi bir o qədər yüksəkdir. Aşınma istiqaməti düz olduğundan, kationik aşınmanın selektivliyi aşağı, radikal aşınmanın seçiciliyi isə yüksəkdir ki, bu da RİE-nin seçiciliyini yaxşılaşdırır.
5. Aşındırma prosesi
Şəkil 5. Aşındırma prosesi
Əvvəlcə vafli temperaturu 800 ilə 1000°C arasında saxlanılan oksidləşmə sobasına qoyulur və sonra quru üsulla vaflinin səthində yüksək izolyasiya xüsusiyyətlərinə malik silikon dioksid (SiO2) filmi əmələ gəlir. Daha sonra, kimyəvi buxar çökmə (CVD)/fiziki buxar çökmə (PVD) ilə oksid filmi üzərində silikon təbəqə və ya keçirici təbəqə yaratmaq üçün çökmə prosesinə daxil edilir. Silikon təbəqə əmələ gələrsə, zəruri hallarda keçiriciliyi artırmaq üçün çirkin diffuziya prosesi həyata keçirilə bilər. Çirklənmənin yayılması prosesi zamanı çoxlu çirklər tez-tez təkrar əlavə olunur.
Bu zaman izolyator təbəqəsi və polisilikon təbəqəsi aşındırma üçün birləşdirilməlidir. Birincisi, bir fotorezist istifadə olunur. Daha sonra fotorezist filmə maska qoyulur və fotorezist plyonkada istədiyiniz nümunəni (çılpaq gözlə görünməz) çap etmək üçün daldırma yolu ilə yaş ekspozisiya aparılır. Nümunə konturları inkişaf yolu ilə aşkar edildikdə, işığa həssas bölgədəki fotorezist çıxarılır. Sonra fotolitoqrafiya prosesi ilə işlənmiş vafli quru aşındırma üçün aşındırma prosesinə keçirilir.
Quru aşındırma əsasən reaktiv ion aşındırma (RIE) ilə həyata keçirilir ki, burada aşındırma əsasən hər bir film üçün uyğun olan mənbə qazını əvəz etməklə təkrarlanır. Həm quru aşındırma, həm də nəm aşındırma, aşınmanın aspekt nisbətini (A/R dəyəri) artırmaq məqsədi daşıyır. Bundan əlavə, çuxurun dibində yığılmış polimeri (aşınma nəticəsində yaranan boşluq) çıxarmaq üçün müntəzəm təmizləmə tələb olunur. Əhəmiyyətli məqam ondan ibarətdir ki, təmizləyici məhlulun və ya plazma mənbəyi qazının xəndəyin dibinə axmasını təmin etmək üçün bütün dəyişənlər (materiallar, mənbə qazı, vaxt, forma və ardıcıllıq kimi) üzvi şəkildə tənzimlənməlidir. Dəyişəndə cüzi dəyişiklik digər dəyişənlərin yenidən hesablanmasını tələb edir və bu yenidən hesablama prosesi hər bir mərhələnin məqsədinə cavab verənə qədər təkrarlanır. Son zamanlarda, atom təbəqəsinin çökməsi (ALD) təbəqələri kimi monoatomik təbəqələr daha incə və sərtləşmişdir. Buna görə də aşındırma texnologiyası aşağı temperatur və təzyiqlərin istifadəsinə doğru irəliləyir. Aşınma prosesi incə naxışlar yaratmaq üçün kritik ölçüyə (CD) nəzarət etmək və aşındırma prosesinin yaratdığı problemlərin, xüsusən də az aşındırma və qalıqların çıxarılması ilə bağlı problemlərin qarşısının alınmasını təmin etmək məqsədi daşıyır. Oxunma ilə bağlı yuxarıdakı iki məqalə oxuculara aşındırma prosesinin məqsədi, yuxarıda göstərilən məqsədlərə nail olmaq üçün maneələr və bu maneələri aradan qaldırmaq üçün istifadə olunan performans göstəriciləri haqqında anlayış vermək məqsədi daşıyır.
Göndərmə vaxtı: 10 sentyabr 2024-cü il