Ang sayo nga basa nga pagkulit nagpasiugda sa pag-uswag sa mga proseso sa paglimpyo o pag-abo. Karon, ang dry etching gamit ang plasma nahimong mainstreamproseso sa etching. Ang plasma naglangkob sa mga electron, cation ug radicals. Ang enerhiya nga gipadapat sa plasma maoy hinungdan sa pinakagawas nga mga electron sa tinubdan nga gas sa usa ka neyutral nga kahimtang nga matangtang, sa ingon nagkabig niini nga mga electron ngadto sa mga kation.
Dugang pa, ang dili hingpit nga mga atomo sa mga molekula mahimong makuha pinaagi sa paggamit sa enerhiya aron maporma ang mga neyutral nga mga radical sa elektrisidad. Ang dry etching naggamit sa mga cation ug radicals nga naglangkob sa plasma, diin ang mga cation kay anisotropic (angay sa pag-etching sa usa ka direksyon) ug ang mga radical isotropic (angay alang sa etching sa tanang direksyon). Ang gidaghanon sa mga radical mas dako pa kay sa gidaghanon sa mga cation. Sa kini nga kaso, ang uga nga pag-ukit kinahanglan nga isotropic sama sa basa nga pag-ukit.
Bisan pa, kini ang anisotropic etching sa dry etching nga nagpaposible sa ultra-miniaturized circuits. Unsa ang hinungdan niini? Dugang pa, ang etching speed sa mga cation ug radicals hinay kaayo. Busa unsaon nato paggamit ang mga pamaagi sa pag-ukit sa plasma sa mass production atubangan niini nga kakulangan?
1. Aspect Ratio (A/R)
Figure 1. Ang konsepto sa aspect ratio ug ang epekto sa pag-uswag sa teknolohiya niini
Ang Aspect Ratio mao ang ratio sa pinahigda nga gilapdon ngadto sa bertikal nga gitas-on (ie, gitas-on gibahin sa gilapdon). Ang mas gamay nga kritikal nga dimensyon (CD) sa sirkito, mas dako ang aspect ratio nga bili. Sa ato pa, kung ang usa ka aspeto nga ratio nga kantidad nga 10 ug usa ka gilapdon nga 10nm, ang gitas-on sa lungag nga gibansay sa panahon sa proseso sa pag-ukit kinahanglan nga 100nm. Busa, alang sa sunod nga henerasyon nga mga produkto nga nanginahanglan og ultra-miniaturization (2D) o taas nga densidad (3D), gikinahanglan ang hilabihan ka taas nga aspect ratio nga mga kantidad aron maseguro nga ang mga kation makalusot sa ubos nga pelikula atol sa pag-etching.
Aron makab-ot ang ultra-miniaturization nga teknolohiya nga adunay kritikal nga dimensyon nga ubos sa 10nm sa 2D nga mga produkto, ang capacitor aspect ratio value sa dynamic random access memory (DRAM) kinahanglan nga magpabilin nga labaw sa 100. Sa susama, ang 3D NAND flash memory nagkinahanglan usab ug mas taas nga aspect ratio values sa pag-stack sa 256 ka mga layer o labaw pa sa mga cell stacking layer. Bisan kung ang mga kondisyon nga gikinahanglan alang sa ubang mga proseso natuman, ang gikinahanglan nga mga produkto dili mahimo kung angproseso sa etchingdili sa standard. Mao kini ang hinungdan nga ang teknolohiya sa pag-ukit nahimong labi ka hinungdanon.
2. Overview sa plasma etching
Figure 2. Pagtino sa plasma source gas sumala sa matang sa pelikula
Kung gigamit ang usa ka haw-ang nga tubo, ang mas pig-ot nga diyametro sa tubo, mas dali nga mosulod ang likido, nga mao ang gitawag nga capillary phenomenon. Bisan pa, kung ang usa ka lungag (sirado nga tumoy) ang pag-drill sa gibutyag nga lugar, ang pagsulod sa likido mahimong lisud. Busa, tungod kay ang kritikal nga gidak-on sa sirkito mao ang 3um ngadto sa 5um sa tunga-tunga sa 1970s, ugapagkulitanam-anam nga mipuli sa basa nga pag-ukit isip mainstream. Sa ato pa, bisag na-ionized, mas sayon ang pagsulod sa lawom nga mga lungag tungod kay ang gidaghanon sa usa ka molekula mas gamay kay sa usa ka molekula sa organic polymer solution.
Atol sa plasma etching, ang sulod sa processing chamber nga gigamit alang sa etching kinahanglang i-adjust sa vacuum state sa dili pa i-inject ang plasma source gas nga angay alang sa may kalabutan nga layer. Kung mag-etching sa solid oxide nga mga pelikula, kinahanglan nga gamiton ang mas lig-on nga carbon fluoride-based source gas. Alang sa medyo huyang nga silicon o metal nga mga pelikula, kinahanglan gamiton ang chlorine-based nga plasma source gas.
Busa, sa unsang paagi ang ganghaan layer ug ang nagpahiping silicon dioxide (SiO2) insulating layer makulit?
Una, para sa gate layer, ang silicon kinahanglang tangtangon gamit ang chlorine-based plasma (silicon + chlorine) nga adunay polysilicon etching selectivity. Para sa ubos nga insulating layer, ang silicon dioxide film kinahanglan nga etched sa duha ka mga lakang gamit ang carbon fluoride-based plasma source gas (silicon dioxide + carbon tetrafluoride) nga adunay mas lig-on nga etching selectivity ug pagka-epektibo.
3. Reactive ion etching (RIE o physicochemical etching) nga proseso
Figure 3. Mga bentaha sa reactive ion etching (anisotropy ug taas nga etching rate)
Ang plasma adunay parehas nga isotropic free radicals ug anisotropic cations, busa giunsa kini paghimo sa anisotropic etching?
Ang plasma dry etching kasagarang gihimo pinaagi sa reactive ion etching (RIE, Reactive Ion Etching) o mga aplikasyon base niini nga pamaagi. Ang kinauyokan sa pamaagi sa RIE mao ang pagpahuyang sa puwersa sa pagbugkos tali sa mga target nga molekula sa pelikula pinaagi sa pag-atake sa etching area nga adunay anisotropic cations. Ang huyang nga lugar masuhop sa mga libre nga radical, inubanan sa mga partikulo nga naglangkob sa layer, nakabig sa gas (usa ka dali dali nga compound) ug gipagawas.
Bisan tuod ang mga libreng radicals adunay isotropic nga mga kinaiya, ang mga molekula nga naglangkob sa ubos nga nawong (kansang nagbugkos nga pwersa gipahuyang sa pag-atake sa mga cation) mas dali nga makuha sa mga libre nga radical ug nakabig ngadto sa bag-ong mga compound kay sa kilid nga mga bungbong nga adunay lig-on nga pwersa sa pagbugkos. Busa, ang downward etching nahimong mainstream. Ang nakuha nga mga partikulo mahimong gas nga adunay mga libre nga radikal, nga gi-desorbed ug gipagawas gikan sa nawong sa ilawom sa aksyon sa vacuum.
Niini nga panahon, ang mga kation nga nakuha pinaagi sa pisikal nga aksyon ug ang mga libre nga radical nga nakuha pinaagi sa kemikal nga aksyon gihiusa alang sa pisikal ug kemikal nga pag-ukit, ug ang rate sa pag-etch (Etch Rate, ang lebel sa pag-ukit sa usa ka piho nga yugto sa panahon) nadugangan sa 10 ka beses itandi sa kaso sa cationic etching o free radical etching nga nag-inusara. Kini nga pamaagi dili lamang makadugang sa etching rate sa anisotropic downward etching, apan makasulbad usab sa problema sa polymer residue human sa etching. Kini nga pamaagi gitawag nga reactive ion etching (RIE). Ang yawe sa kalampusan sa RIE etching mao ang pagpangita og plasma source gas nga angay alang sa pag-etching sa pelikula. Mubo nga sulat: Ang plasma etching kay RIE etching, ug ang duha mahimong isipon nga parehas nga konsepto.
4. Etch Rate ug Core Performance Index
Figure 4. Core Etch Performance Index nga may kalabutan sa Etch Rate
Ang etch rate nagtumong sa giladmon sa pelikula nga gilauman nga maabot sa usa ka minuto. Busa unsa ang gipasabut nga ang rate sa etch lainlain gikan sa bahin ngadto sa bahin sa usa ka wafer?
Kini nagpasabot nga ang giladmon sa etch managlahi gikan sa bahin ngadto sa bahin sa wafer. Tungod niini, importante kaayo ang pagtakda sa end point (EOP) diin ang pag-ukit kinahanglan nga mohunong pinaagi sa pagkonsiderar sa kasagaran nga etch rate ug etch depth. Bisan kung gitakda ang EOP, aduna gihapoy mga lugar diin ang giladmon sa etch mas lawom (over-etched) o mas mabaw (under-etched) kaysa sa orihinal nga giplano. Bisan pa, ang under-etching hinungdan sa daghang kadaot kaysa sa sobra nga pag-etching sa panahon sa pag-ukit. Tungod kay sa kaso sa under-etching, ang under-etched nga bahin makababag sa mosunod nga mga proseso sama sa ion implantation.
Samtang, ang pagkapili (gisukod sa rate sa etch) usa ka hinungdanon nga timailhan sa pasundayag sa proseso sa pag-ukit. Ang sukaranan sa pagsukod gibase sa pagtandi sa etch rate sa maskara nga layer (photoresist film, oxide film, silicon nitride film, ug uban pa) ug ang target layer. Kini nagpasabot nga kon mas taas ang pagpili, mas paspas ang target layer nga makulit. Ang mas taas nga ang-ang sa miniaturization, ang mas taas ang selectivity kinahanglanon mao ang pagsiguro nga maayo nga mga sumbanan mahimong hingpit nga ipresentar. Tungod kay ang direksyon sa etching tul-id, ang selectivity sa cationic etching ubos, samtang ang selectivity sa radical etching taas, nga nagpalambo sa selectivity sa RIE.
5. Proseso sa pag-ukit
Figure 5. Proseso sa pag-ukit
Una, ang wafer gibutang sa usa ka hudno sa oksihenasyon nga adunay temperatura nga gipadayon tali sa 800 ug 1000 ℃, ug dayon usa ka silicon dioxide (SiO2) nga pelikula nga adunay taas nga mga kabtangan sa pagkakabukod naporma sa ibabaw sa wafer pinaagi sa usa ka uga nga pamaagi. Sunod, ang proseso sa deposition gisulod aron maporma ang silicon layer o conductive layer sa oxide film pinaagi sa chemical vapor deposition (CVD)/physical vapor deposition (PVD). Kung naporma ang usa ka layer sa silicon, mahimo’g himuon ang usa ka proseso sa pagsabwag sa kahugawan aron madugangan ang conductivity kung kinahanglan. Atol sa proseso sa pagsabwag sa kahugawan, daghang mga hugaw ang kanunay nga gidugang balik-balik.
Niini nga panahon, ang insulating layer ug ang polysilicon layer kinahanglan nga gihiusa alang sa etching. Una, gigamit ang usa ka photoresist. Pagkahuman, usa ka maskara ang gibutang sa photoresist nga pelikula ug ang basa nga pagkaladlad gihimo pinaagi sa pagpaunlod aron maimprinta ang gusto nga pattern (dili makita sa hubo nga mata) sa photoresist nga pelikula. Sa diha nga ang pattern outline gipadayag pinaagi sa kalamboan, ang photoresist sa photosensitive nga dapit gikuha. Dayon, ang wafer nga giproseso sa proseso sa photolithography ibalhin ngadto sa proseso sa pag-ukit para sa uga nga pag-ukit.
Ang dry etching kasagaran nga gihimo pinaagi sa reactive ion etching (RIE), diin ang pag-ukit gisubli kasagaran pinaagi sa pag-ilis sa tinubdan nga gas nga angay sa matag pelikula. Ang dry etching ug wet etching nagtumong sa pagpataas sa aspect ratio (A/R value) sa etching. Dugang pa, ang regular nga pagpanglimpyo gikinahanglan aron makuha ang polymer nga natipon sa ilawom sa lungag (ang gintang nga naporma pinaagi sa pag-ukit). Ang hinungdanon nga punto mao nga ang tanan nga mga variable (sama sa mga materyales, gigikanan nga gas, oras, porma ug pagkasunod-sunod) kinahanglan nga i-adjust sa organiko aron masiguro nga ang solusyon sa paglimpyo o ang gigikanan sa gas sa plasma mahimo nga modagayday sa ilawom sa kanal. Ang usa ka gamay nga pagbag-o sa usa ka variable nanginahanglan pag-usab sa pagkalkula sa ubang mga variable, ug kini nga proseso sa pag-usab gisubli hangtod nga matuman ang katuyoan sa matag yugto. Karong bag-o, ang mga monoatomic layer sama sa atomic layer deposition (ALD) layers nahimong nipis ug mas gahi. Busa, ang teknolohiya sa pag-ukit naglihok padulong sa paggamit sa mubu nga temperatura ug presyur. Ang proseso sa pag-ukit nagtumong sa pagkontrolar sa kritikal nga dimensyon (CD) aron makagama og maayong mga sumbanan ug masiguro nga ang mga problema nga gipahinabo sa proseso sa pag-ukit malikayan, ilabina ang under-etching ug mga problema nga may kalabotan sa pagtangtang sa residue. Ang labaw sa duha ka mga artikulo sa pag-ukit nagtumong sa paghatag sa mga magbabasa og pagsabot sa katuyoan sa proseso sa pag-ukit, ang mga babag sa pagkab-ot sa mga tumong sa ibabaw, ug ang mga timailhan sa pasundayag nga gigamit sa pagbuntog sa maong mga babag.
Oras sa pag-post: Sep-10-2024