Lehen heze-aguaforteak garbiketa- edo errauts-prozesuen garapena sustatu zuen. Gaur egun, plasma bidezko grabaketa lehorra nagusi bihurtu dagrabaketa prozesua. Plasma elektroi, katioi eta erradikalez osatuta dago. Plasmari aplikatzen zaion energiak iturriko gasaren kanpoaldeko elektroiak egoera neutroan kentzea eragiten du, eta horrela elektroi horiek katioi bihurtuz.
Gainera, molekulen atomo inperfektuak kendu daitezke energia aplikatuz erradikal elektrikoki neutroak sortzeko. Lehorreko grabaketak plasma osatzen duten katioiak eta erradikalak erabiltzen ditu, non katioiak anisotropikoak diren (norabide jakin batean grabatzeko egokiak) eta erradikalak isotropoak (norabide guztietan grabatzeko egokiak). Erradikal kopurua katioi kopurua baino askoz handiagoa da. Kasu honetan, grabaketa lehorra, grabaketa hezea bezalako isotropoa izan behar da.
Hala ere, grabaketa lehorreko grabaketa anisotropikoa da zirkuitu ultraminiaturizatuak posible egiten dituena. Zein da honen arrazoia? Gainera, katioien eta erradikalen grabaketa-abiadura oso motela da. Beraz, nola aplikatu plasma bidezko grabaketa metodoak masa ekoizpenean gabezia honen aurrean?
1. Aspektu-erlazioa (A/R)
1. Irudia. Aspektu-erlazioaren kontzeptua eta aurrerapen teknologikoak bertan duen eragina
Aspektu-erlazioa zabalera horizontalaren eta altuera bertikalen arteko erlazioa da (hau da, altuera zabalerarekin zatituta). Zenbat eta txikiagoa izan zirkuituaren dimentsio kritikoa (CD), orduan eta handiagoa izango da aspektu-erlazioaren balioa. Hau da, 10 aspektu-erlazioaren balioa eta 10nm-ko zabalera suposatuz, grabaketa-prozesuan zehar egindako zuloaren altuera 100nm-koa izan behar da. Hori dela eta, ultraminiaturizazioa (2D) edo dentsitate handikoa (3D) behar duten hurrengo belaunaldiko produktuetarako, aspektu-erlazioaren balio oso altuak behar dira grabatzean katioiak beheko pelikulan sartu ahal izango direla ziurtatzeko.
2D produktuetan 10 nm baino gutxiagoko dimentsio kritikoa duen ultraminiaturizazio teknologia lortzeko, ausazko sarbide memoria dinamikoaren (DRAM) kondentsadorearen aspektu-erlazioaren balioa 100etik gora mantendu behar da. Era berean, 3D NAND flash memoriak aspektu-erlazio balio handiagoak behar ditu. zelula pilatzeko 256 geruza edo gehiago pilatzeko. Beste prozesu batzuetarako eskatzen diren baldintzak betetzen badira ere, eskatutako produktuak ezin izango dira ekoiztugrabaketa prozesuaez dago estandarra. Horregatik, grabatzeko teknologia gero eta garrantzitsuagoa da.
2. Plasma-grabaketari buruzko ikuspegi orokorra
2. Irudia. Plasma iturriko gasa zehaztea film motaren arabera
Hodi hutsa erabiltzen denean, hodiaren diametroa zenbat eta estuagoa izan, orduan eta errazago sartzen da likidoa, hau da, fenomeno kapilarra deritzona. Hala ere, agerian dagoen eremuan zulo bat (mutur itxia) egin behar bada, likidoaren sarrera nahiko zaila egiten da. Horregatik, 1970eko hamarkadaren erdialdean zirkuituaren tamaina kritikoa 3um eta 5um bitartekoa zenez, lehorraakuaforteapixkanaka-pixkanaka akuaforte hezea ordezkatu du nagusi gisa. Hau da, ionizatuta egon arren, errazagoa da zulo sakonetan sartzea, molekula bakar baten bolumena polimero organikoko disoluzio molekula batena baino txikiagoa delako.
Plasma grabatzean, grabatzeko erabiltzen den prozesatzeko ganberaren barrualdea hutsean egokitu behar da dagokion geruzarako egokia den plasma iturriko gasa injektatu aurretik. Oxido solidoaren filmak grabatzean, karbono fluoruroan oinarritutako iturri-gas indartsuagoak erabili behar dira. Silizio edo metalezko film nahiko ahuletarako, kloroan oinarritutako plasma iturriko gasak erabili behar dira.
Beraz, nola grabatu behar dira ate-geruza eta azpian dagoen silizio dioxidoaren (SiO2) geruza isolatzailea?
Lehenik eta behin, ate-geruzarako, silizioa kendu behar da kloroan oinarritutako plasma bat erabiliz (silicioa + kloroa) polisiliziozko grabaketa selektiboarekin. Beheko geruza isolatzaileari dagokionez, silizio dioxidoaren filma bi urratsetan grabatu behar da karbono fluoruroan oinarritutako plasma iturriko gas bat erabiliz (silizio dioxidoa + karbono tetrafluoruroa), grabaketa selektibo eta eraginkortasun handiagoarekin.
3. Ioi erreaktiboen grabaketa (RIE edo grabaketa fisikokimikoa) prozesua
3. Irudia. Ioi erreaktiboen grabaketaren abantailak (anisotropia eta grabazio-tasa handia)
Plasmak erradikal aske isotropikoak eta katioi anisotropikoak ditu, beraz, nola egiten du grabaketa anisotropikoa?
Plasmako grabaketa lehorra batez ere ioi erreaktiboen grabaketa (RIE, Reactive Ion Etching) edo metodo honetan oinarritutako aplikazioen bidez egiten da. RIE metodoaren muina filmaren xede-molekulen arteko lotura-indarra ahultzea da, katioi anisotropoekin grabaketa-eremua erasotuz. Ahuldutako eremua erradikal askeek xurgatzen dute, geruza osatzen duten partikulekin konbinatuta, gas bihurtu (konposatu lurrunkorra) eta askatu.
Erradikal askeek ezaugarri isotropikoak izan arren, beheko gainazala osatzen duten molekulak (katioien erasoaren ondorioz lotze-indarra ahuldu egiten da) erradikal askeek errazago harrapatzen dituzte eta konposatu berrietan bihurtzen dira, lotura-indar handia duten alboko hormak baino. Hori dela eta, beheranzko grabazioa nagusi bihurtzen da. Harrapatutako partikulak erradikal askeekin gas bihurtzen dira, hutsaren eraginez gainazaletik desorbitu eta askatzen direnak.
Une honetan, akzio fisikoaren bidez lortutako katioiak eta akzio kimikoaren bidez lortutako erradikal askeak konbinatzen dira grabaketa fisiko eta kimikorako, eta grabazio-tasa (Etch Rate, denbora-tarte jakin bateko grabazio-maila) 10 aldiz handitzen da. Aguaforte katioikoarekin edo erradikal askeen grabaketarekin bakarrik. Metodo honek beheranzko grabazio anisotropikoaren grabaketa-tasa handitzeaz gain, grabatu ondoren polimero-hondarren arazoa ere konpondu dezake. Metodo honi ioi erreaktiboen grabaketa (RIE) deitzen zaio. RIE akuafortearen arrakastaren gakoa filma grabatzeko plasma-iturri egokia den gas bat aurkitzea da. Oharra: Plasma grabatua RIE akuafortea da, eta bi kontzeptu berdintzat har daitezke.
4. Etch Rate eta Core Performance Index
4. Irudia. Etch Rate-ri lotutako Core Etch Performance Index
Etch rate minutu batean lortuko den filmaren sakontasunari egiten dio erreferentzia. Beraz, zer esan nahi du grabatze-abiadura zati batetik bestera aldatzen dela ostia bakarrean?
Horrek esan nahi du grabaketaren sakonera aldatu egiten dela oblean zati batetik bestera. Horregatik, oso garrantzitsua da grabaketa gelditu behar den amaierako puntua (EOP) ezartzea, batez besteko grabaketa-tasa eta grabaketa-sakonera kontuan hartuta. EOP ezarrita badago ere, oraindik badaude grabaketaren sakonera jatorrian aurreikusitakoa baino sakonagoa (gehiegi-grabatua) edo sakonagoa (azpiegituratua) den. Dena den, gutxiegizko grabaketak kalte gehiago eragiten ditu grabatzean gehiegizko grabaketak baino. Azpi-grabatuaren kasuan, azpi-grabatuaren zatiak oztopo egingo baititu ioien inplantazioa bezalako ondorengo prozesuak.
Bien bitartean, selektibitatea (aguaforte-tasaren arabera neurtua) grabaketa-prozesuaren funtsezko errendimendu-adierazlea da. Neurketa estandarra maskara-geruzaren (fotorresistentzia-filma, oxido-filma, silizio-nitruro-filma, etab.) eta xede-geruzaren konparazioan oinarritzen da. Horrek esan nahi du zenbat eta selektibitate handiagoa izan, orduan eta azkarrago grabatzen da xede-geruza. Zenbat eta miniaturizazio-maila handiagoa izan, orduan eta altuagoa da hautakortasun-eskakizuna eredu finak ezin hobeto aurkeztu ahal izateko. Aguafortearen norabidea zuzena denez, grabatu katioikoaren selektibitatea baxua da, eta grabaketa erradikalaren selektibitatea handia da, eta horrek RIEren selektibitatea hobetzen du.
5. Aguaforte-prozesua
5. Irudia. Aguaforte-prozesua
Lehenik eta behin, oblea 800 eta 1000 ℃ arteko tenperaturan mantentzen den oxidazio labe batean jartzen da, eta, ondoren, isolamendu-propietate handiak dituen silizio dioxidozko (SiO2) film bat eratzen da oblearen gainazalean metodo lehor baten bidez. Ondoren, deposizio-prozesuan sartzen da silizio-geruza bat edo oxido-filmaren gainean geruza eroale bat osatzeko, lurrun-deposizio kimikoaren bidez (CVD)/lurrun-deposizio fisikoaren bidez (PVD). Silizio geruza bat sortzen bada, ezpurutasunen difusio-prozesu bat egin daiteke, beharrezkoa bada, eroankortasuna handitzeko. Ezpurutasunen difusio-prozesuan, askotan ezpurutasun ugari gehitzen dira behin eta berriz.
Une honetan, geruza isolatzailea eta polisiliziozko geruza konbinatu behar dira grabatzeko. Lehenik eta behin, fotorresistentzia bat erabiltzen da. Ondoren, maskara bat jartzen da foto-erresistentzia-filmaren gainean eta esposizio hezea murgilduz egiten da nahi den eredua (begi hutsez ikusezina) foto-erresistentzia-filmean inprimatzeko. Ereduaren eskema garapenak agerian uzten duenean, eremu fotosentikorreko fotorresistentea kentzen da. Ondoren, fotolitografia-prozesuaren bidez prozesatutako oblea akuaforte lehorreko grabazio-prozesura pasatzen da.
Agrabatu lehorra batez ere ioi erreaktiboen grabaketa (RIE) bidez egiten da, eta bertan grabazioa errepikatzen da batez ere film bakoitzerako egokia den iturriko gasa ordezkatuz. Aguaforte lehorra zein hezea grabatzearen aspektu-erlazioa (A/R balioa) handitzea dute helburu. Horrez gain, ohiko garbiketa egin behar da zuloaren behealdean metatutako polimeroa kentzeko (aguafortearen bidez sortzen den hutsunea). Garrantzitsuena da aldagai guztiak (adibidez, materialak, iturburuko gasa, denbora, forma eta sekuentzia) organikoki egokitu behar direla, garbiketa-soluzioa edo plasma-iturburuko gasa lubakiaren behealdera isur daitekeela ziurtatzeko. Aldagai baten aldaketa txiki batek beste aldagai batzuk birkalkulatzea eskatzen du, eta birkalkulu prozesu hori errepikatzen da etapa bakoitzaren helburua bete arte. Berriki, geruza monoatomikoak, esate baterako, geruza atomikoaren deposizioa (ALD) geruzak meheagoak eta gogorragoak bihurtu dira. Hori dela eta, akuaforte-teknologia tenperatura eta presio baxuen erabilerarantz doa. Aguaforte-prozesuak dimentsio kritikoa (CD) kontrolatzea du helburu, patroi finak sortzeko eta grabatu-prozesuak eragindako arazoak saihesten direla ziurtatzeko, batez ere azpi-grabatua eta hondakinak kentzearekin lotutako arazoak. Aguaforteari buruzko goiko bi artikuluek irakurleei grabatu prozesuaren helburua, aurreko helburuak lortzeko oztopoak eta oztopo horiek gainditzeko erabiltzen diren errendimendu-adierazleak ulertzea dute helburu.
Argitalpenaren ordua: 2024-09-10