L'incisione umida precoce hà prumuvutu u sviluppu di i prucessi di pulizia o di cenere. Oghje, l'incisione secca cù plasma hè diventata u mainstreamprucessu di incisione. U plasma hè custituitu di elettroni, cationi è radicali. L'energia appiicata à u plasma face chì l'elettroni più periferichi di u gasu fonte in un statu neutru sia spogliatu, cunvertisce cusì questi elettroni in cationi.
Inoltre, l'atomi imperfetti in molécule ponu esse sguassati appiicando energia per furmà radicali electricamente neutri. L'incisione secca usa cationi è radicali chì custituiscenu u plasma, induve i cationi sò anisotropici (adatti per incisione in una certa direzzione) è i radicali sò isotropici (adatti per incisione in tutte e direzzione). U numaru di radicali hè assai più grande cà u numeru di cationi. In questu casu, l'incisione secca deve esse isotropica cum'è l'incisione umida.
Tuttavia, hè l'incisione anisotropica di l'incisione secca chì rende possibili circuiti ultra-miniaturizzati. Chì ghjè u mutivu di questu? Inoltre, a velocità di incisione di cationi è radicali hè assai lenta. Allora cumu pudemu applicà i metudi di incisione di plasma à a produzzione di massa in fronte di sta carenza?
1. Rapportu d'aspettu (A/R)
Figura 1. U cuncettu di ratio d'aspettu è l'impattu di u prugressu tecnologicu nantu à questu
U rapportu d'aspettu hè u rapportu di a larghezza horizontale à l'altezza verticale (vale à dì, l'altezza divisa da a larghezza). A più chjuca hè a dimensione critica (CD) di u circuitu, u più grande u valore di u rapportu d'aspettu. Questu hè, assumendu un valore di rapportu d'aspettu di 10 è una larghezza di 10 nm, l'altezza di u foru perforatu durante u prucessu di incisione deve esse 100 nm. Dunque, per i prudutti di a prossima generazione chì necessitanu ultra-miniaturizazione (2D) o alta densità (3D), sò richiesti valori di ratio d'aspettu estremamente elevati per assicurà chì i cationi ponu penetrà in u filmu di fondu durante l'incisione.
Per ottene una tecnulugia ultra-miniaturizazione cù una dimensione critica di menu di 10nm in i prudutti 2D, u valore di u rapportu di l'aspettu di u condensatore di a memoria d'accessu aleatoriu dinamica (DRAM) deve esse mantinutu sopra à 100. In modu simili, a memoria flash 3D NAND richiede ancu valori di ratio d'aspettu più altu. per impilà 256 strati o più di strati di stacking cell. Ancu s'è e cundizioni necessarii per altri prucessi sò scontri, i prudutti richiesti ùn ponu micca esse pruduciutu se uprucessu di incisioneùn hè micca à u standard. Hè per quessa chì a tecnulugia di incisione hè diventata sempre più impurtante.
2. Panoramica di incisione plasma
Figura 2. Determinazione di u gasu di fonte di plasma secondu u tipu di film
Quandu una pipa cava hè aduprata, u più strettu u diametru di a pipa, u più faciule hè di entre u liquidu, chì hè u fenomenu chjamatu capilarità. In ogni casu, se un pirtusu (fine chjusu) deve esse perforatu in l'area esposta, l'ingressu di u liquidu diventa abbastanza difficiule. Dunque, postu chì a dimensione critica di u circuitu era 3um à 5um à a mità di l'anni 1970, seccuincisionehà gradualmente rimpiazzatu l'acquaforte umida cum'è u mainstream. Questu hè, ancu s'ellu hè ionizatu, hè più faciule per penetrà i buchi prufondi perchè u voluminu di una sola molécula hè più chjuca di quella di una molècula di suluzione di polimeru organicu.
Durante l'incisione di plasma, l'internu di a camera di trasfurmazioni aduprata per l'incisione deve esse aghjustatu à un statu di vacuum prima di injectà u gasu di fonte di plasma adattatu per a capa pertinente. Quandu l'incisione di film d'ossidu solidu, deve esse usatu gasi di fonte più forti di fluoruru di carbonu. Per i filmi di siliciu o metalli relativamente debuli, i gasi di fonte di plasma basati in cloru deve esse usatu.
Allora, cumu si deve esse incisu a capa di porta è a capa isolante di diossidu di siliciu (SiO2) sottostante?
Prima, per a capa di porta, u silicuu deve esse sguassatu cù un plasma basatu di cloru (silicu + cloru) cù selettività di incisione di polisilicu. Per a capa insulante di u fondu, a film di diossidu di siliciu deve esse incisa in dui passi cù un gasu di fonte di plasma basatu in fluoru di carbonu (diossidu di silicu + tetrafluorur di carbonu) cù una selettività è efficacità di incisione più forte.
3. Prucessu di incisione ionica reattiva (RIE o incisione fisicochimica).
Figura 3. Vantaghji di l'incisione ionica reattiva (anisotropia è alta rata di incisione)
U plasma cuntene dui radicali liberi isotropici è cationi anisotropici, allora cumu si esegue l'incisione anisotropica?
L'incisione secca di plasma hè principalmente realizata da incisione ionica reattiva (RIE, Reactive Ion Etching) o applicazioni basate nantu à stu metudu. U core di u metudu RIE hè di debilitatu a forza di ubligatoriu trà e molécule di destinazione in a film attaccà l'area di incisione cù cationi anisotropici. L'area debilitata hè assorbita da i radicali liberi, cumminati cù e particeddi chì custituiscenu a capa, cunvertisce in gas (un compostu volatile) è liberatu.
Ancu s'è i radicali liberi anu caratteristiche isotropiche, i molécule chì custituiscenu a superficia di u fondu (chì a forza di ubligatoriu hè debilitatu da l'attaccu di i cationi) sò più facilmente catturati da i radicali liberi è cunvertiti in novi composti cà i muri laterali cù una forte forza di ubligatoriu. Dunque, l'incisione discendente diventa u mainstream. I particeddi catturati diventanu gasu cù radicali liberi, chì sò desorbiti è liberati da a superficia sottu l'azzione di u vacuum.
À questu tempu, i cationi ottenuti da l'azzione fisica è i radicali liberi ottenuti da l'azzione chimica sò cumminati per l'incisione fisica è chimica, è a tarifa di incisione (Etch Rate, u gradu di incisione in un certu periodu di tempu) hè aumentata da 10 volte. paragunatu cù u casu di l'incisione cationica o l'incisione à radicali liberi solu. Stu metudu ùn pò micca solu aumentà a tarifa di incisione di l'incisione anisotropica, ma ancu risolve u prublema di residuu di polimeru dopu à l'incisione. Stu metudu hè chjamatu incisione ionica reattiva (RIE). A chjave per u successu di l'incisione RIE hè di truvà un gasu di fonte di plasma adattatu per incisione a film. Nota: L'incisione di plasma hè incisione RIE, è i dui ponu esse cunsideratu cum'è u stessu cuncettu.
4. Etch Rate è Core Performance Index
Figura 4. Core Etch Performance Index relative à Etch Rate
Etch rate si riferisce à a prufundità di film chì hè prevista per esse ghjunta in un minutu. Allora chì significa chì a rata di incisione varieghja da parte à parte nantu à una sola wafer?
Questu significa chì a prufundità di l'incisione varieghja da parte à parte nantu à l'ostia. Per quessa, hè assai impurtante di stabilisce u puntu finale (EOP) induve l'incisione deve esse cessata cunsiderendu a rata media di l'incisione è a prufundità di l'incisione. Ancu s'è l'EOP hè stabilitu, ci sò ancu alcune zone induve a prufundità di l'incisione hè più prufonda (over-etched) o più superficiale (sotto-incisione) di l'uriginale previstu. Tuttavia, l'incisione sottu incisione provoca più danni chì l'incisione eccessiva durante l'incisione. Perchè in u casu di sottu-incisione, a parte sottu-incisione impedirà i prucessi successivi cum'è l'implantazione di ioni.
Intantu, a selettività (misurata da a tarifa di incisione) hè un indicatore di rendiment chjave di u prucessu di incisione. U standard di misurazione hè basatu annantu à a comparazione di a rata di incisione di a capa di maschera (film di fotoresist, film d'ossidu, film di nitruru di siliciu, etc.) è a capa di destinazione. Questu significa chì più altu hè a selettività, più veloce u stratu di destinazione hè incisu. U più altu u livellu di miniaturizazione, u più altu u requisitu di selettività hè di assicurà chì i mudelli fini ponu esse presentati perfettamenti. Siccomu a direzzione di incisione hè dritta, a selettività di l'incisione cationica hè bassa, mentre chì a selettività di l'incisione radicale hè alta, chì migliurà a selettività di RIE.
5. Prucessu di incisione
Figura 5. Prucessu di incisione
Prima, l'ostia hè posta in un furnace d'ossidazione cù una temperatura mantenuta trà 800 è 1000 ℃, è dopu un film di diossidu di siliciu (SiO2) cù proprietà d'insulazione elevate hè furmatu nantu à a superficia di l'ostia per un metudu seccu. In seguitu, u prucessu di depositu hè inseritu per furmà una strata di siliciu o una strata conductiva nantu à a film d'ossidu per deposizione di vapore chimicu (CVD) / deposizione di vapore fisicu (PVD). Se una strata di siliciu hè furmatu, un prucessu di diffusione di impurità pò esse realizatu per aumentà a conduttività se ne necessariu. Durante u prucessu di diffusione di impurità, parechje impurità sò spessu aghjuntu ripetutamente.
À questu tempu, a capa insulating è a capa di polisiliconu deve esse cumminata per l'incisione. Prima, un photoresist hè utilizatu. In seguitu, una maschera hè posta nantu à a film di fotoresist è l'esposizione umida hè realizata per immersione per imprintà u mudellu desideratu (invisibule à l'occhiu nudu) nantu à a film di fotoresist. Quandu u schema di u mudellu hè revelatu da u sviluppu, a photoresist in l'area fotosensibile hè eliminata. Allora, u wafer processatu da u prucessu di photolithography hè trasferitu à u prucessu di incisione per incisione secca.
L'incisione secca hè principalmente realizata da l'incisione ionica reattiva (RIE), in quale l'incisione hè ripetuta soprattuttu rimpiazzendu u gasu fonte adattatu per ogni film. L'incisione à sèche è l'incisione umida anu u scopu di aumentà u rapportu d'aspettu (valore A / R) di l'acquaforte. Inoltre, a pulizia regulare hè necessariu per sguassà u polimeru accumulatu à u fondu di u burcu (u spaziu furmatu da l'incisione). U puntu impurtante hè chì tutte e variàbili (cum'è i materiali, u gasu di fonte, u tempu, a forma è a sequenza) deve esse aghjustatu organicamente per assicurà chì a suluzione di pulizia o u gasu di fonte di plasma pò scorri finu à u fondu di a trinchera. Un ligeru cambiamentu in una variàbile richiede a recalculazione di l'altri variàbili, è stu prucessu di recalculazione hè ripetutu finu à ch'ellu si ncontra u scopu di ogni stadiu. Ricertamenti, i strati monoatomichi cum'è i strati di a deposizione atomica (ALD) sò diventati più sottili è più duri. Per quessa, a tecnulugia di l'incisione si move versu l'usu di basse temperature è pressioni. U prucessu di incisione hà u scopu di cuntrullà a dimensione critica (CD) per pruduce mudelli fini è assicurà chì i prublemi causati da u prucessu di incisione sò evitati, soprattuttu l'incisione sottu è i prublemi ligati à a rimozione di residui. I dui articuli sopra à l'incisione anu u scopu di furnisce à i lettori una cunniscenza di u scopu di u prucessu di incisione, l'ostaculi per ottene l'ugettivi sopra, è l'indicatori di rendiment utilizati per superà tali ostaculi.
Tempu di Postu: Settembre-10-2024