Iere wiete etsen befoardere de ûntwikkeling fan skjinmeitsjen of jiskeprosessen. Tsjintwurdich is droech etsen mei plasma de mainstream wurdenetsproses. Plasma bestiet út elektroanen, kationen en radikalen. De enerzjy dy't oan it plasma oanbrocht wurdt, soarget derfoar dat de bûtenste elektroanen fan it boarnegas yn neutrale steat ôfstutsen wurde, sadat dizze elektroanen yn kationen omsette.
Dêrnjonken kinne ûnfolsleine atomen yn molekulen ôfstutsen wurde troch enerzjy oan te bringen om elektrysk neutrale radikalen te foarmjen. Droege etsen brûkt kationen en radikalen dy't plasma foarmje, wêrby't kationen anisotropysk binne (geskikt foar etsen yn in bepaalde rjochting) en radikalen isotropysk binne (geskikt foar etsen yn alle rjochtingen). It oantal radikalen is folle grutter as it oantal kationen. Yn dit gefal moat droege etsen isotropysk wêze as wiet etsen.
It is lykwols de anisotropyske etsen fan droege etsen dy't ultra-miniaturisearre circuits mooglik makket. Wat is de reden hjirfoar? Dêrnjonken is de etssnelheid fan kationen en radikalen tige stadich. Dus hoe kinne wy metoaden foar plasma-ets tapasse op massaproduksje yn it gesicht fan dit tekoart?
1. Aspektferhâlding (A/R)
Figure 1. It begryp aspektferhâlding en de ynfloed fan technologyske foarútgong derop
Aspect Ratio is de ferhâlding fan horizontale breedte nei fertikale hichte (dat wol sizze, hichte dield troch breedte). Hoe lytser de krityske diminsje (CD) fan it circuit, hoe grutter de aspektferhâldingswearde. Dat is, oannommen fan in aspektferhâldingwearde fan 10 en in breedte fan 10nm, moat de hichte fan it gat dat wurdt boarre tidens it etsproses 100nm wêze. Dêrom, foar produkten fan folgjende generaasje dy't ultra-miniaturisaasje (2D) of hege tichtheid (3D) nedich binne, binne ekstreem hege aspektferhâldingswearden nedich om te soargjen dat kationen de ûnderste film kinne penetrearje by it etsen.
Om ultra-miniaturisaasjetechnology te berikken mei in krityske diminsje fan minder dan 10nm yn 2D-produkten, moat de capacitor-aspektferhâldingwearde fan dynamysk willekeurige tagongsûnthâld (DRAM) boppe 100 bewarre wurde. Likegoed fereasket 3D NAND-flash-ûnthâld ek hegere aspektferhâldingswearden om 256 lagen of mear fan selstapellagen te stapeljen. Sels as de betingsten dy't nedich binne foar oare prosessen binne foldien, kinne de fereaske produkten net produsearre wurde as deetsprosesis net op standert. Dit is wêrom ets technology wurdt hieltyd wichtiger.
2. Oersjoch fan plasma etsen
figuer 2. Bepale plasma boarne gas neffens film type
Wannear't in holle piip brûkt wurdt, hoe smeller de piipdiameter, hoe makliker it foar floeistof ynkomt, dat is it saneamde kapillêre ferskynsel. As der lykwols in gat (sletten ein) yn it bleatstelde gebiet boarre wurde moat, wurdt de ynfier fan 'e floeistof frijwat lestich. Dêrom, sûnt de krityske grutte fan it circuit wie 3um oant 5um yn 'e midden fan' e jierren '70, droechetsenhat stadichoan ferfongen wiete etsen as de mainstream. Dat is, hoewol ionisearre, is it makliker om djippe gatten te penetrearjen, om't it folume fan in inkele molekule lytser is as dat fan in organyske polymeeroplossingmolekule.
Tidens plasma-etsen moat it ynterieur fan 'e ferwurkingskeamer brûkt foar it etsen wurde oanpast oan in fakuümstatus foardat it plasmaboarnegas ynjeksjet dat geskikt is foar de oanbelangjende laach. By it etsen fan fêste oksidefilms moatte sterkere koalstoffluoride-basearre boarnegassen brûkt wurde. Foar relatyf swak silisium of metalen films moatte chlor-basearre plasma boarne gassen brûkt wurde.
Dus, hoe moatte de poartelaach en de ûnderlizzende silisiumdioxide (SiO2) isolearjende laach wurde etste?
Earst, foar de poarte laach, silisium moatte wurde fuortsmiten mei help fan in chlor-basearre plasma (silisium + chloor) mei polysilisium etsen selektiviteit. Foar de ûnderste isolearjende laach moat de silisiumdioxidefilm yn twa stappen etste wurde mei in plasmaboarnegas op koalstoffluoride (siliciumdioxide + koalstoftetrafluoride) mei sterkere etselektiviteit en effektiviteit.
3. Reaktive ion etsen (RIE of physicochemical etsen) proses
figuer 3. Foardielen fan reaktive ion etsen (anisotropy en hege ets rate)
Plasma befettet sawol isotropyske frije radikalen as anisotropyske kationen, dus hoe docht it anisotropyske etsen?
Plasma droech etsen wurdt benammen útfierd troch reaktyf ion etsen (RIE, Reactive Ion Etching) of applikaasjes basearre op dizze metoade. De kearn fan 'e RIE-metoade is om de binende krêft tusken doelmolekulen yn' e film te ferswakken troch it etsgebiet oan te fallen mei anisotropyske kationen. It ferswakke gebiet wurdt opnomd troch frije radikalen, kombinearre mei de dieltsjes dy't de laach foarmje, omset yn gas (in flechtich ferbining) en frijlitten.
Hoewol frije radikalen isotropyske skaaimerken hawwe, wurde molekulen dy't it ûnderste oerflak foarmje (waans binende krêft ferswakke wurdt troch de oanfal fan kationen) makliker troch frije radikalen fêstlein en omset yn nije ferbiningen as sydmuorren mei sterke binende krêft. Dêrom wurdt etsen nei ûnderen de mainstream. De fongen dieltsjes wurde gas mei frije radikalen, dy't wurde desorbearre en frijlitten út it oerflak ûnder de aksje fan fakuüm.
Op dit stuit wurde de kationen krigen troch fysike aksje en de frije radikalen krigen troch gemyske aksje kombineare foar fysike en gemyske etsen, en de etsrate (Etch Rate, de graad fan etsen yn in bepaalde perioade) wurdt ferhege mei 10 kear ferlike mei it gefal fan kationyske etsen of frije radikale etsen allinich. Dizze metoade kin net allinnich fergrutsje it etsen taryf fan anisotropic downward etsen, mar ek oplosse it probleem fan polymeer residu nei etsen. Dizze metoade wurdt reactive ion etsing (RIE) neamd. De kaai foar it sukses fan RIE etsen is te finen in plasma boarne gas geskikt foar it etsen fan de film. Opmerking: Plasma-etsen is RIE-etsen, en de twa kinne wurde beskôge as itselde konsept.
4. Etch Rate en Core Performance Index
figuer 4. Core Etch Performance Index ferbân mei Etch Rate
Etsfrekwinsje ferwiist nei de djipte fan 'e film dy't ferwachte wurdt berikt yn ien minút. Dus wat betsjut it dat it etsfrekwinsje fan diel ta diel op ien wafel ferskilt?
Dit betsjut dat de etsdjipte fariearret fan diel ta diel op 'e wafel. Om dizze reden is it tige wichtich om it einpunt (EOP) yn te stellen wêr't it etsen moat stopje troch de gemiddelde etsfrekwinsje en etsdjipte te beskôgjen. Sels as de EOP ynsteld is, binne d'r noch guon gebieten wêr't de etsdjipte djipper is (over-etste) of ûndjipper (under-etste) as oarspronklik pland. Under-etsen feroarsaket lykwols mear skea as oeretsen by it etsen. Want yn it gefal fan ûnder-etsen sil it ûnder-etste diel folgjende prosessen lykas ion-ymplantaasje hinderje.
Underwilens is selektiviteit (mjitten troch etsfrekwinsje) in wichtige prestaasjeindikator fan it etsproses. De mjitstandert is basearre op 'e fergeliking fan' e etsfrekwinsje fan 'e maskerlaach (fotoresistfilm, oksidefilm, silisiumnitridefilm, ensfh.) En de doellaach. Dit betsjut dat hoe heger de selektiviteit, hoe flugger de doellaach wurdt etst. Hoe heger it nivo fan miniaturisaasje, hoe heger de selektiviteitseask is om te soargjen dat fyn patroanen perfekt presintearre wurde kinne. Sûnt de etsrjochting rjocht is, is de selektiviteit fan kationyske etsen leech, wylst de selektiviteit fan radikale etsen heech is, wat de selektiviteit fan RIE ferbettert.
5. Etsproses
figuer 5. Etsproses
Earst wurdt de wafel yn in oksidaasjeofen pleatst mei in temperatuer bewarre tusken 800 en 1000 ℃, en dan wurdt in silisiumdioxide (SiO2) film mei hege isolaasje-eigenskippen foarme op it oerflak fan 'e wafel troch in droege metoade. Dêrnei wurdt it ôfsettingsproses ynfierd om in silisiumlaach as in konduktyf laach op 'e oksidefilm te foarmjen troch gemyske dampdeposysje (CVD) / fysike dampdeposysje (PVD). As in silisiumlaach wurdt foarme, kin in ûnreinensdiffusieproses wurde útfierd om konduktiviteit te ferheegjen as nedich. Tidens it ûnreinensdiffusjonsproses wurde meardere ûnreinheden faak werhelle tafoege.
Op dit stuit moatte de isolearjende laach en de polysiliciumlaach kombineare wurde foar etsen. Earst wurdt in fotoresist brûkt. Dêrnei wurdt in masker op 'e fotoresistfilm pleatst en wurdt wiete eksposysje útfierd troch ûnderdompeling om it winske patroan (ûnsichtber mei it bleate each) op' e fotoresistfilm te printsjen. As de patroanomtrek wurdt iepenbiere troch ûntwikkeling, wurdt de fotoresist yn it fotosensitive gebiet fuortsmiten. Dan wurdt de wafel ferwurke troch it fotolitografyproses oerbrocht nei it etsproses foar droech etsen.
Dry etsen wurdt benammen útfierd troch reactive ion etsen (RIE), wêrby't etsen wurdt werhelle benammen troch it ferfangen fan de boarne gas geskikt foar eltse film. Sawol droech etsen as wiet etsen hawwe as doel de aspektferhâlding (A/R-wearde) fan it etsen te ferheegjen. Dêrnjonken is regelmjittich skjinmeitsjen nedich om it polymeer te ferwiderjen dat oan 'e boaiem fan' e gat is sammele (de gat foarme troch etsen). It wichtige punt is dat alle fariabelen (lykas materialen, boarne gas, tiid, foarm en folchoarder) moatte wurde oanpast organysk om te soargjen dat de skjinmeitsjen oplossing of plasma boarne gas kin streame del nei de boaiem fan 'e grêft. In lichte feroaring yn in fariabele fereasket recalculation fan oare fariabelen, en dit recalculation proses wurdt werhelle oant it foldocht oan it doel fan elke poadium. Koartlyn binne monoatomyske lagen lykas atomic layer deposition (ALD) lagen tinner en hurder wurden. Dêrom beweecht etstechnology nei it brûken fan lege temperatueren en druk. It etsproses hat as doel de krityske diminsje (CD) te kontrolearjen om fyn patroanen te produsearjen en te soargjen dat problemen feroarsake troch it etsproses wurde foarkommen, benammen ûnder-etsen en problemen yn ferbân mei it fuortheljen fan residuen. De boppesteande twa artikels oer etsen hawwe as doel om lêzers in begryp te jaan fan it doel fan it etsproses, de obstakels foar it berikken fan de boppesteande doelen, en de prestaasje-yndikatoaren dy't brûkt wurde om sokke obstakels te oerwinnen.
Post tiid: Sep-10-2024