Frua malseka akvaforto antaŭenigis la evoluon de purigado aŭ cindroprocezoj. Hodiaŭ, seka akvaforto uzanta plasmon fariĝis la ĉefaakvaforta procezo. Plasmo konsistas el elektronoj, katjonoj kaj radikaloj. La energio aplikita al la plasmo igas la plej eksterajn elektronojn de la fontgaso en neŭtrala ŝtato esti nudigitaj, tiel konvertante tiujn elektronojn en katjonojn.
Krome, neperfektaj atomoj en molekuloj povas esti forigitaj uzante energion por formi elektre neŭtralajn radikalulojn. Seka akvaforto uzas katjonojn kaj radikalulojn kiuj konsistigas plasmon, kie katjonoj estas anizotropaj (taŭgaj por akvaforto en certa direkto) kaj radikaluloj estas izotropaj (taŭgaj por akvaforto en ĉiuj indikoj). La nombro da radikaluloj estas multe pli granda ol la nombro da katjonoj. En ĉi tiu kazo, seka akvaforto devus esti izotropa kiel malseka akvaforto.
Tamen, estas la anizotropa akvaforto de seka akvaforto kiu ebligas ultra-miniaturigitajn cirkvitojn. Kio estas la kialo por ĉi tio? Krome, la akvaforta rapideco de katjonoj kaj radikaluloj estas tre malrapida. Do kiel ni povas apliki plasmajn akvafortajn metodojn al amasproduktado antaŭ ĉi tiu manko?
1. Proporcio (A/R)
Figuro 1. La koncepto de bildformato kaj la efiko de teknologia progreso sur ĝi
Bildformato estas la proporcio de horizontala larĝo al vertikala alteco (t.e., alteco dividita per larĝo). Ju pli malgranda la kritika dimensio (KD) de la cirkvito, des pli granda la bildforma valoro. Tio estas, supozante bildproporcian valoron de 10 kaj larĝon de 10nm, la alteco de la truo borita dum la akvaforta procezo devus esti 100nm. Tial, por venontgeneraciaj produktoj kiuj postulas ultra-miniaturigon (2D) aŭ altan densecon (3D), ekstreme altaj bildformaj valoroj estas postulataj por certigi ke katjonoj povas penetri la fundfilmon dum akvaforto.
Por atingi ultra-miniaturigan teknologion kun kritika dimensio de malpli ol 10nm en 2D-produktoj, la kondensila bildforma valoro de dinamika hazarda alirmemoro (DRAM) devus esti konservita super 100. Simile, 3D NAND-memoro ankaŭ postulas pli altajn bildformajn valorojn stakigi 256 tavolojn aŭ pli da ĉelaj stakantaj tavoloj. Eĉ se la kondiĉoj postulataj por aliaj procezoj estas plenumitaj, la postulataj produktoj ne povas esti produktitaj se laakvaforta procezone estas laŭnormo. Tial akvaforta teknologio fariĝas ĉiam pli grava.
2. Superrigardo de plasma akvaforto
Figuro 2. Determinante plasmofontan gason laŭ filmo-tipo
Kiam oni uzas kavan tubon, ju pli mallarĝa estas la tubo-diametro, des pli facile estas al likvaĵo eniri, kio estas la tiel nomata kapilara fenomeno. Tamen, se truo (fermita fino) devas esti borita en la senŝirma areo, la enigo de la likvaĵo iĝas sufiĉe malfacila. Tial, ĉar la kritika grandeco de la cirkvito estis 3um ĝis 5um en la mez-1970-aj jaroj, sekaakvafortoiom post iom anstataŭigis malsekan akvaforton kiel la ĉeftendenco. Tio estas, kvankam jonigite, estas pli facile penetri profundajn truojn ĉar la volumeno de ununura molekulo estas pli malgranda ol tiu de organika polimera solvmolekulo.
Dum plasma akvaforto, la interno de la pretiga ĉambro uzata por akvaforto devas esti alĝustigita al vakua stato antaŭ injekti la plasmofontan gason taŭgan por la koncerna tavolo. Dum akvaforto de solidaj oksidaj filmoj, pli fortaj karbonfluorid-bazitaj fontgasoj devus esti uzitaj. Por relative malfortaj silicio aŭ metalaj filmoj, kloro-bazitaj plasmofontogasoj devus esti uzitaj.
Do, kiel la pordega tavolo kaj la suba silicia dioksido (SiO2) izola tavolo estu gravuritaj?
Unue, por la pordega tavolo, silicio devas esti forigita per kloro-bazita plasmo (silicio + kloro) kun polisilicia akvaforta selektiveco. Por la malsupra izola tavolo, la silicia dioksida filmo devas esti gravurita en du paŝoj uzante karbonfluoridan plasman fontgason (silicia dioksido + karbona tetrafluorido) kun pli forta akvaforta selektiveco kaj efikeco.
3. Reaktiva jona akvaforto (RIE aŭ fizikokemia akvaforto) procezo
Figuro 3. Avantaĝoj de reaktiva jona akvaforto (anizotropeco kaj alta akvaforto)
Plasmo enhavas kaj izotropajn liberajn radikalojn kaj anizotropajn katjonojn, do kiel ĝi faras anizotropan akvaforton?
Plasma seka akvaforto estas plejparte farita per reaktiva jona akvaforto (RIE, Reactive Ion Etching) aŭ aplikoj bazitaj sur tiu metodo. La kerno de la RIE-metodo devas malfortigi la devigan forton inter celmolekuloj en la filmo atakante la akvafortareon kun anizotropaj katjonoj. La malfortigita areo estas sorbita de liberaj radikaluloj, kombinita kun la partikloj kiuj konsistigas la tavolon, konvertita en gaso (volatile kunmetaĵo) kaj liberigita.
Kvankam liberaj radikaluloj havas izotropajn trajtojn, molekuloj kiuj konsistigas la malsupran surfacon (kies liga forto estas malfortigita per la atako de katjonoj) estas pli facile kaptitaj de liberaj radikaluloj kaj konvertitaj en novajn kunmetaĵojn ol flankaj muroj kun forta liga forto. Tial, malsupren akvaforto iĝas la ĉefa fluo. La kaptitaj partikloj fariĝas gaso kun liberaj radikaluloj, kiuj estas desorbitaj kaj liberigitaj de la surfaco sub la ago de vakuo.
En ĉi tiu tempo, la katjonoj akiritaj per fizika ago kaj la liberaj radikaloj akiritaj per kemia ago estas kombinitaj por fizika kaj kemia akvaforto, kaj la akvaforta indico (Etch Rate, la grado de akvaforto en certa tempodaŭro) estas pliigita je 10 fojojn. kompare kun la kazo de katjona akvaforto aŭ libera radikala akvaforto sole. Ĉi tiu metodo povas ne nur pliigi la akvaforton de anizotropa malsupren akvaforto, sed ankaŭ solvi la problemon de polimerrestaĵo post akvaforto. Tiu metodo estas nomita reaktiva jona akvaforto (RIE). La ŝlosilo al la sukceso de RIE akvaforto estas trovi plasmofontogason taŭgan por akvaforti la filmon. Notu: Plasma akvaforto estas RIE akvaforto, kaj la du povas esti rigarditaj kiel la sama koncepto.
4. Etch Rate kaj Core Performance Index
Figuro 4. Kerna Etch Performance Index rilata al Etch Rate
Etch-indico rilatas al la profundo de filmo kiu estas atendita esti atingita en unu minuto. Kion do ĝi signifas, ke la akvaforta indico varias de parto al parto sur ununura oblato?
Tio signifas ke la akvafortoprofundo varias de parto al parto sur la oblato. Tial, estas tre grave agordi la finpunkton (EOP) kie akvaforto devus ĉesi konsiderante la mezan akvafortan indicon kaj akvafortan profundon. Eĉ se la EOP estas metita, ekzistas daŭre kelkaj areoj kie la akvafortprofundo estas pli profunda (trogravurita) aŭ pli malprofunda (subgravurita) ol origine planite. Tamen, subakvaforto kaŭzas pli da damaĝo ol troakvaforto dum akvaforto. Ĉar en la kazo de subgravurado, la subgravurita parto malhelpos postajn procezojn kiel jonenplantado.
Dume, selektiveco (mezurita per akvafortofteco) estas ŝlosila spektakloindikilo de la akvafortprocezo. La mezurnormo baziĝas sur la komparo de la gravura indico de la maskotavolo (fotorezista filmo, oksida filmo, silicia nitruda filmo, ktp.) kaj la celtavolo. Ĉi tio signifas, ke ju pli alta la selektiveco, des pli rapide la celtavolo estas gravurita. Ju pli alta estas la nivelo de miniaturigo, des pli alta la selektiveca postulo devas certigi, ke bonaj ŝablonoj povas esti perfekte prezentitaj. Ĉar la akvafortdirekto estas rekta, la selektiveco de katjona akvaforto estas malalta, dum la selektiveco de radikala akvaforto estas alta, kio plibonigas la selektivecon de RIE.
5. Akvaforta procezo
Figuro 5. Akvaforta procezo
Unue, la oblato estas metita en oksidigan fornon kun temperaturo konservita inter 800 kaj 1000 ℃, kaj tiam silicio-dioksida (SiO2) filmo kun altaj izolaj trajtoj estas formita sur la surfaco de la oblato per seka metodo. Poste, la demetprocezo estas enirita por formi silician tavolon aŭ konduktan tavolon sur la oksidfilmo per kemia vapordemetado (CVD)/fizika vapordemetado (PVD). Se silicia tavolo estas formita, malpura difuzprocezo povas esti farita por pliigi konduktivecon se necese. Dum la malpura difuzprocezo, multoblaj malpuraĵoj ofte estas aldonitaj plurfoje.
En ĉi tiu tempo, la izola tavolo kaj la polisilicia tavolo devas esti kombinitaj por akvaforto. Unue, fotorezisto estas uzata. Poste, masko estas metita sur la fotorezistan filmon kaj malsekan ekspozicion estas farita per mergado por presi la deziratan padronon (nevideblan al la nuda okulo) sur la fotorezistan filmon. Kiam la padronskizo estas rivelita per evoluo, la fotorezisto en la fotosentema areo estas forigita. Tiam, la oblato prilaborita per la fotolitografioprocezo estas transdonita al la akvafortprocezo por seka akvaforto.
Seka akvaforto estas plejparte aranĝita per reaktiva jona akvaforto (RIE), en kiu akvaforto estas ripetita plejparte anstataŭigante la fontgason taŭgan por ĉiu filmo. Kaj seka akvaforto kaj malseka akvaforto celas pliigi la bildformaton (A/R-valoro) de akvaforto. Krome, regula purigado estas postulata por forigi la polimeron akumulitan ĉe la fundo de la truo (la breĉo formita per akvaforto). La grava punkto estas, ke ĉiuj variabloj (kiel materialoj, fontgaso, tempo, formo kaj sekvenco) devas esti ĝustigitaj organike por certigi, ke la purigadsolvo aŭ plasmofontogaso povas flui malsupren al la fundo de la tranĉeo. Malgranda ŝanĝo en variablo postulas rekalkulon de aliaj variabloj, kaj tiu rekalkulprocezo estas ripetita ĝis ĝi renkontas la celon de ĉiu stadio. Lastatempe, monoatomaj tavoloj kiel ekzemple atomtavola deponaĵo (ALD) tavoloj fariĝis pli maldikaj kaj pli malmolaj. Tial, akvaforta teknologio moviĝas al la uzo de malaltaj temperaturoj kaj premoj. La akvaforta procezo celas kontroli la kritikan dimension (KD) por produkti bonajn ŝablonojn kaj certigi, ke problemoj kaŭzitaj de la akvaforta procezo estas evititaj, precipe subakvaforto kaj problemoj rilataj al restaĵo forigo. La supraj du artikoloj pri akvaforto celas provizi legantojn per kompreno de la celo de la akvaforta procezo, la obstaklojn por atingi la suprajn celojn, kaj la agado-indikilojn uzatajn por venki tiajn obstaklojn.
Afiŝtempo: Sep-10-2024