Roedd ysgythru gwlyb cynnar yn hybu datblygiad prosesau glanhau neu ludw. Heddiw, mae ysgythru sych gan ddefnyddio plasma wedi dod yn brif ffrwdproses ysgythru. Mae plasma yn cynnwys electronau, catïonau a radicalau. Mae'r egni a roddir ar y plasma yn achosi i'r electronau mwyaf allanol o'r ffynhonnell nwy mewn cyflwr niwtral gael eu tynnu i ffwrdd, a thrwy hynny drawsnewid yr electronau hyn yn gatiau.
Yn ogystal, gellir tynnu atomau amherffaith mewn moleciwlau trwy gymhwyso egni i ffurfio radicalau trydanol niwtral. Mae ysgythru sych yn defnyddio catïonau a radicalau sy'n ffurfio plasma, lle mae catïonau yn anisotropig (addas ar gyfer ysgythru i gyfeiriad penodol) a radicalau yn isotropig (addas ar gyfer ysgythru i bob cyfeiriad). Mae nifer y radicalau yn llawer uwch na nifer y catïonau. Yn yr achos hwn, dylai ysgythru sych fod yn isotropig fel ysgythru gwlyb.
Fodd bynnag, ysgythru anisotropic o ysgythru sych sy'n gwneud cylchedau ultra-miniaturized bosibl. Beth yw'r rheswm am hyn? Yn ogystal, mae cyflymder ysgythru cationau a radicalau yn araf iawn. Felly sut allwn ni gymhwyso dulliau ysgythru plasma i gynhyrchu màs yn wyneb y diffyg hwn?
1. Cymhareb Agwedd (A/R)
Ffigur 1. Cysyniad cymhareb agwedd ac effaith cynnydd technolegol arno
Cymhareb Agwedd yw'r gymhareb o led llorweddol i uchder fertigol (hy, uchder wedi'i rannu â lled). Po leiaf yw dimensiwn critigol (CD) y gylched, y mwyaf yw gwerth y gymhareb agwedd. Hynny yw, gan dybio gwerth cymhareb agwedd o 10 a lled o 10nm, dylai uchder y twll a ddrilio yn ystod y broses ysgythru fod yn 100nm. Felly, ar gyfer cynhyrchion cenhedlaeth nesaf sydd angen ultra-miniaturization (2D) neu ddwysedd uchel (3D), mae angen gwerthoedd cymhareb agwedd hynod o uchel i sicrhau y gall catïonau dreiddio i'r ffilm waelod yn ystod ysgythru.
Er mwyn cyflawni technoleg ultra-miniaturization gyda dimensiwn critigol o lai na 10nm mewn cynhyrchion 2D, dylid cynnal gwerth cymhareb agwedd cynhwysydd y cof mynediad hap deinamig (DRAM) yn uwch na 100. Yn yr un modd, mae cof fflach 3D NAND hefyd yn gofyn am werthoedd cymhareb agwedd uwch i bentyrru 256 o haenau neu fwy o haenau pentyrru celloedd. Hyd yn oed os bodlonir yr amodau sy'n ofynnol ar gyfer prosesau eraill, ni ellir cynhyrchu'r cynhyrchion gofynnol os yw'rproses ysgythruddim yn cyrraedd y safon. Dyma pam mae technoleg ysgythru yn dod yn fwyfwy pwysig.
2. Trosolwg o ysgythru plasma
Ffigur 2. Pennu ffynhonnell nwy plasma yn ôl math o ffilm
Pan ddefnyddir pibell wag, y culaf yw diamedr y bibell, yr hawsaf yw hi i hylif fynd i mewn, sef y ffenomen capilari fel y'i gelwir. Fodd bynnag, os yw twll (pen caeedig) i'w ddrilio yn yr ardal agored, mae mewnbwn yr hylif yn dod yn eithaf anodd. Felly, gan mai maint critigol y gylched oedd 3um i 5um yng nghanol y 1970au, sychysgythriadwedi disodli ysgythriad gwlyb yn raddol fel y brif ffrwd. Hynny yw, er ei fod wedi'i ïoneiddio, mae'n haws treiddio tyllau dwfn oherwydd bod cyfaint moleciwl sengl yn llai na moleciwl toddiant polymer organig.
Yn ystod ysgythru plasma, dylid addasu tu mewn y siambr brosesu a ddefnyddir ar gyfer ysgythru i gyflwr gwactod cyn chwistrellu'r ffynhonnell nwy plasma sy'n addas ar gyfer yr haen berthnasol. Wrth ysgythru ffilmiau ocsid solet, dylid defnyddio nwyon ffynhonnell carbon fflworid cryfach. Ar gyfer ffilmiau silicon neu fetel cymharol wan, dylid defnyddio nwyon ffynhonnell plasma sy'n seiliedig ar glorin.
Felly, sut y dylid ysgythru yr haen giât a'r haen insiwleiddio silicon deuocsid (SiO2) sylfaenol?
Yn gyntaf, ar gyfer yr haen giât, dylid tynnu silicon gan ddefnyddio plasma sy'n seiliedig ar glorin (silicon + clorin) gyda detholusrwydd ysgythru polysilicon. Ar gyfer yr haen inswleiddio gwaelod, dylai'r ffilm silicon deuocsid gael ei ysgythru mewn dau gam gan ddefnyddio ffynhonnell nwy plasma carbon fflworid (silicon deuocsid + carbon tetrafluorid) gyda detholusrwydd ac effeithiolrwydd ysgythru cryfach.
3. Proses ysgythru ïon adweithiol (RIE neu ysgythru ffisiocemegol).
Ffigur 3. Manteision ysgythru ïon adweithiol (anisotropi a chyfradd ysgythru uchel)
Mae plasma yn cynnwys radicalau rhydd isotropig a catïonau anisotropig, felly sut mae'n perfformio ysgythru anisotropig?
Perfformir ysgythru sych plasma yn bennaf gan ysgythru ïon adweithiol (RIE, Ysgythriad Ion Adweithiol) neu gymwysiadau yn seiliedig ar y dull hwn. Craidd y dull RIE yw gwanhau'r grym rhwymo rhwng moleciwlau targed yn y ffilm trwy ymosod ar yr ardal ysgythru gyda cationau anisotropig. Mae'r ardal wan yn cael ei amsugno gan radicalau rhydd, ynghyd â'r gronynnau sy'n ffurfio'r haen, eu trosi'n nwy (cyfansoddyn anweddol) a'u rhyddhau.
Er bod gan radicalau rhydd nodweddion isotropig, mae moleciwlau sy'n ffurfio'r wyneb gwaelod (y mae eu grym rhwymo'n cael ei wanhau gan ymosodiad cationau) yn cael eu dal yn haws gan radicalau rhydd a'u trosi'n gyfansoddion newydd na waliau ochr â grym rhwymo cryf. Felly, mae ysgythru ar i lawr yn dod yn brif ffrwd. Mae'r gronynnau sy'n cael eu dal yn dod yn nwy gyda radicalau rhydd, sy'n cael eu dadsorbio a'u rhyddhau o'r wyneb dan weithrediad gwactod.
Ar yr adeg hon, mae'r cationau a geir trwy weithredu corfforol a'r radicalau rhydd a geir trwy weithredu cemegol yn cael eu cyfuno ar gyfer ysgythru corfforol a chemegol, ac mae'r gyfradd ysgythru (Cyfradd Ysgythru, gradd ysgythru mewn cyfnod penodol o amser) yn cynyddu 10 gwaith o'i gymharu ag achos ysgythru cationig neu ysgythru radical rhydd yn unig. Gall y dull hwn nid yn unig gynyddu cyfradd ysgythru anisotropig i lawr ysgythru, ond hefyd yn datrys y broblem o weddillion polymer ar ôl ysgythru. Gelwir y dull hwn yn ysgythru ïon adweithiol (RIE). Yr allwedd i lwyddiant ysgythru RIE yw dod o hyd i ffynhonnell nwy plasma sy'n addas ar gyfer ysgythru'r ffilm. Sylwer: Mae ysgythru plasma yn ysgythru RIE, a gellir ystyried y ddau fel yr un cysyniad.
4. Cyfradd Etch a Mynegai Perfformiad Craidd
Ffigur 4. Mynegai Perfformiad Craidd etc yn ymwneud â Chyfradd Ysgythru
Mae cyfradd etch yn cyfeirio at ddyfnder y ffilm y disgwylir iddo gael ei gyrraedd mewn un munud. Felly beth mae'n ei olygu bod y gyfradd etch yn amrywio o ran i ran ar waffer sengl?
Mae hyn yn golygu bod dyfnder y etch yn amrywio o ran i ran ar y wafer. Am y rheswm hwn, mae'n bwysig iawn gosod y pwynt gorffen (EOP) lle dylai ysgythru ddod i ben trwy ystyried y gyfradd ysgythru ar gyfartaledd a dyfnder y etch. Hyd yn oed os yw'r EOP wedi'i osod, mae rhai ardaloedd o hyd lle mae'r dyfnder ysgythriad yn ddyfnach (gor-ysgythru) neu'n fwy bas (tan-ysgythru) nag a gynlluniwyd yn wreiddiol. Fodd bynnag, mae tan-ysgythru yn achosi mwy o niwed na gor-ysgythru yn ystod ysgythru. Oherwydd yn achos tan-ysgythru, bydd y rhan dan-ysgythru yn rhwystro prosesau dilynol megis mewnblannu ïon.
Yn y cyfamser, mae detholusrwydd (wedi'i fesur yn ôl cyfradd etch) yn ddangosydd perfformiad allweddol y broses ysgythru. Mae'r safon fesur yn seiliedig ar gymhariaeth cyfradd etch yr haen mwgwd (ffilm ffotoresist, ffilm ocsid, ffilm nitrid silicon, ac ati) a'r haen darged. Mae hyn yn golygu po uchaf yw'r detholusrwydd, y cyflymaf y caiff yr haen darged ei hysgythru. Po uchaf yw lefel y miniaturization, yr uchaf yw'r gofyniad detholusrwydd i sicrhau y gellir cyflwyno patrymau mân yn berffaith. Gan fod y cyfeiriad ysgythru yn syth, mae detholusrwydd ysgythru cationig yn isel, tra bod detholusrwydd ysgythru radical yn uchel, sy'n gwella detholusrwydd RIE.
5. ysgythru broses
Ffigur 5. Proses ysgythru
Yn gyntaf, gosodir y wafer mewn ffwrnais ocsideiddio gyda thymheredd a gynhelir rhwng 800 a 1000 ℃, ac yna mae ffilm silicon deuocsid (SiO2) gydag eiddo inswleiddio uchel yn cael ei ffurfio ar wyneb y wafer trwy ddull sych. Nesaf, mae'r broses dyddodiad yn cael ei gofnodi i ffurfio haen silicon neu haen ddargludol ar y ffilm ocsid trwy ddyddodiad anwedd cemegol (CVD) / dyddodiad anwedd corfforol (PVD). Os ffurfir haen silicon, gellir cynnal proses tryledu amhuredd i gynyddu dargludedd os oes angen. Yn ystod y broses tryledu amhuredd, mae amhureddau lluosog yn aml yn cael eu hychwanegu dro ar ôl tro.
Ar yr adeg hon, dylid cyfuno'r haen inswleiddio a'r haen polysilicon ar gyfer ysgythru. Yn gyntaf, defnyddir ffotoresydd. Yn dilyn hynny, gosodir mwgwd ar y ffilm photoresist a pherfformir amlygiad gwlyb trwy drochi i argraffu'r patrwm a ddymunir (anweledig i'r llygad noeth) ar y ffilm ffotoresist. Pan fydd amlinelliad y patrwm yn cael ei ddatgelu gan ddatblygiad, caiff y ffotoresydd yn yr ardal ffotosensitif ei ddileu. Yna, trosglwyddir y wafer a brosesir gan y broses ffotolithograffeg i'r broses ysgythru ar gyfer ysgythru sych.
Mae ysgythru sych yn cael ei wneud yn bennaf gan ysgythru ïon adweithiol (RIE), lle mae ysgythru yn cael ei ailadrodd yn bennaf trwy ddisodli'r ffynhonnell nwy sy'n addas ar gyfer pob ffilm. Mae ysgythru sych ac ysgythru gwlyb yn anelu at gynyddu'r gymhareb agwedd (gwerth A/R) ysgythru. Yn ogystal, mae angen glanhau rheolaidd i gael gwared ar y polymer a gronnwyd ar waelod y twll (y bwlch a ffurfiwyd gan ysgythru). Y pwynt pwysig yw y dylid addasu'r holl newidynnau (megis deunyddiau, ffynhonnell nwy, amser, ffurf a dilyniant) yn organig i sicrhau bod yr ateb glanhau neu ffynhonnell nwy plasma yn gallu llifo i lawr i waelod y ffos. Mae newid bach mewn newidyn yn gofyn am ailgyfrifo newidynnau eraill, ac mae'r broses ailgyfrifo hon yn cael ei hailgyfrifo nes ei bod yn bodloni pwrpas pob cam. Yn ddiweddar, mae haenau monoatomig fel haenau dyddodiad haenau atomig (ALD) wedi dod yn deneuach ac yn galetach. Felly, mae technoleg ysgythru yn symud tuag at ddefnyddio tymheredd a phwysau isel. Nod y broses ysgythru yw rheoli'r dimensiwn critigol (CD) i gynhyrchu patrymau mân a sicrhau bod problemau a achosir gan y broses ysgythru yn cael eu hosgoi, yn enwedig tan-ysgythru a phroblemau'n ymwneud â thynnu gweddillion. Nod y ddwy erthygl uchod ar ysgythru yw rhoi dealltwriaeth i ddarllenwyr o ddiben y broses ysgythru, y rhwystrau i gyflawni'r nodau uchod, a'r dangosyddion perfformiad a ddefnyddir i oresgyn rhwystrau o'r fath.
Amser postio: Medi-10-2024