Etching udan awal ningkatake pangembangan proses reresik utawa awu. Saiki, etsa garing nggunakake plasma wis dadi aliran utamaproses etsa. Plasma kasusun saka elektron, kation lan radikal. Energi sing ditrapake ing plasma nyebabake elektron paling njaba saka gas sumber ing negara netral dicopot, saengga ngowahi elektron kasebut dadi kation.
Kajaba iku, atom sing ora sampurna ing molekul bisa dicopot kanthi nggunakake energi kanggo mbentuk radikal netral listrik. Etsa garing nggunakake kation lan radikal sing mbentuk plasma, ing ngendi kation ana anisotropik (cocok kanggo etsa ing arah tartamtu) lan radikal isotropik (cocok kanggo etsa ing kabeh arah). Jumlah radikal luwih akeh tinimbang jumlah kation. Ing kasus iki, etsa garing kudu isotropik kaya etsa udan.
Nanging, etsa anisotropik saka etsa garing sing ndadekake sirkuit ultra-miniatur bisa. Apa sebabe iki? Kajaba iku, kacepetan etsa kation lan radikal alon banget. Dadi kepiye carane bisa ngetrapake metode etsa plasma kanggo produksi massal sajrone kekurangan kasebut?
1. Rasio Aspek (A/R)
Gambar 1. Konsep rasio aspek lan pengaruh kemajuan teknologi kasebut
Rasio Aspek yaiku rasio jembar horisontal lan dhuwur vertikal (yaiku, dhuwur dibagi jembar). Sing luwih cilik dimensi kritis (CD) sirkuit, luwih gedhe nilai rasio aspek. Yaiku, kanthi nganggep nilai rasio aspek 10 lan jembaré 10nm, dhuwure bolongan sing dilatih sajrone proses etsa kudu 100nm. Mula, kanggo produk generasi sabanjure sing mbutuhake ultra-miniaturisasi (2D) utawa kapadhetan dhuwur (3D), nilai rasio aspek sing dhuwur banget dibutuhake kanggo mesthekake yen kation bisa nembus film ngisor sajrone etsa.
Kanggo entuk teknologi ultra-miniaturisasi kanthi dimensi kritis kurang saka 10nm ing produk 2D, nilai rasio aspek kapasitor saka memori akses acak dinamis (DRAM) kudu dijaga ing ndhuwur 100. Kajaba iku, memori lampu kilat 3D NAND uga mbutuhake nilai rasio aspek sing luwih dhuwur kanggo numpuk 256 lapisan utawa luwih saka lapisan tumpukan sel. Sanajan kahanan sing dibutuhake kanggo pangolahan liyane, produk sing dibutuhake ora bisa diprodhuksi yenproses etsaora nganti standar. Mulane teknologi etching dadi saya penting.
2. Ringkesan etsa plasma
Gambar 2. Nemtokake gas sumber plasma miturut jinis film
Nalika pipa kothong digunakake, diameter pipa sing luwih sempit, luwih gampang mlebu cairan, yaiku fenomena kapiler. Nanging, yen bolongan (mburi ditutup) bakal dibor ing wilayah sing katon, input cairan dadi angel banget. Mulane, amarga ukuran kritis sirkuit ana 3um nganti 5um ing pertengahan 1970-an, garingetsawis mboko sithik ngganti etching udan minangka mainstream. Yaiku, sanajan diionisasi, luwih gampang nembus bolongan sing jero amarga volume molekul siji luwih cilik tinimbang molekul larutan polimer organik.
Sajrone etsa plasma, interior kamar pangolahan sing digunakake kanggo etsa kudu disetel menyang kahanan vakum sadurunge nyuntikake gas sumber plasma sing cocog kanggo lapisan sing cocog. Nalika etsa film oksida padhet, gas sumber basis fluorida karbon sing luwih kuwat kudu digunakake. Kanggo film silikon utawa logam sing relatif lemah, gas sumber plasma adhedhasar klorin kudu digunakake.
Dadi, kepiye lapisan gapura lan lapisan insulasi silikon dioksida (SiO2) sing ndasari?
Kaping pisanan, kanggo lapisan gerbang, silikon kudu dicopot nggunakake plasma berbasis klorin (silikon + klorin) kanthi selektivitas etsa polysilicon. Kanggo lapisan insulasi ngisor, film silikon dioksida kudu diukir kanthi rong langkah nggunakake gas sumber plasma adhedhasar fluorida karbon (silikon dioksida + karbon tetrafluorida) kanthi selektivitas lan efektifitas etsa sing luwih kuat.
3. Proses etsa ion reaktif (RIE utawa physicochemical etching).
Gambar 3. Kaluwihan saka etsa ion reaktif (anisotropi lan tingkat etsa dhuwur)
Plasma ngemot radikal bebas isotropik lan kation anisotropik, mula kepiye cara etsa anisotropik?
Plasma garing etching utamané dileksanakake dening reaktif ion etching (RIE, Reactive Ion Etching) utawa aplikasi adhedhasar cara iki. Inti saka metode RIE yaiku kanggo ngurangi gaya pengikat antarane molekul target ing film kanthi nyerang area etsa kanthi kation anisotropik. Wilayah sing ringkih diserap dening radikal bebas, digabungake karo partikel sing mbentuk lapisan kasebut, diowahi dadi gas (senyawa molah malih) lan dibebasake.
Senadyan radikal bebas nduweni ciri isotropik, molekul-molekul sing mbentuk permukaan ngisor (sing gaya ikatane saya lemah amarga serangan kation) luwih gampang dicekel dening radikal bebas lan diowahi dadi senyawa anyar tinimbang tembok sisih kanthi gaya ikatan sing kuat. Mulane, etching mudhun dadi mainstream. Partikel sing dicekel dadi gas karo radikal bebas, sing diserap lan dibebasake saka permukaan kanthi tumindak vakum.
Ing wektu iki, kation sing dipikolehi kanthi aksi fisik lan radikal bebas sing dipikolehi kanthi aksi kimia digabungake kanggo etsa fisik lan kimia, lan tingkat etsa (Tingkat Etch, tingkat etsa ing wektu tartamtu) mundhak kaping 10. dibandhingake karo kasus etsa kationik utawa etsa radikal bebas piyambak. Cara iki ora mung bisa nambah tingkat etching anisotropic mudhun etching, nanging uga ngatasi masalah ampas polimer sawise etching. Cara iki diarani reactive ion etching (RIE). Kunci sukses etsa RIE yaiku nemokake gas sumber plasma sing cocog kanggo etsa film kasebut. Cathetan: Etsa plasma yaiku etsa RIE, lan loro kasebut bisa dianggep minangka konsep sing padha.
4. Etch Rate lan Indeks Kinerja Inti
Gambar 4. Inti Etch Performance Index related kanggo Etch Rate
Etch rate nuduhake ambane film sing samesthine bakal tekan ing siji menit. Dadi apa tegese tingkat etch beda-beda saka bagean menyang bagean ing wafer siji?
Iki tegese ambane etch beda-beda saka bagean kanggo bagean ing wafer. Mulane, penting banget kanggo nyetel titik pungkasan (EOP) ing ngendi etsa kudu mandheg kanthi nimbang tingkat etch rata-rata lan ambane etch. Sanajan EOP disetel, isih ana sawetara wilayah sing ambane etch luwih jero (over-etched) utawa luwih cethek (under-etched) tinimbang sing direncanakake. Nanging, under-etching nyebabake luwih akeh karusakan tinimbang over-etching sajrone etching. Amarga ing kasus under-etching, bagean under-etched bakal ngalangi pangolahan sakteruse kayata implantasi ion.
Kangge, selektivitas (diukur kanthi tingkat etsa) minangka indikator kinerja utama proses etsa. Standar pangukuran adhedhasar perbandingan tingkat etsa lapisan topeng (film photoresist, film oksida, film silikon nitrida, lan liya-liyane) lan lapisan target. Iki tegese sing luwih dhuwur selektivitas, luwih cepet lapisan target wis etched. Sing luwih dhuwur tingkat miniaturisasi, luwih dhuwur syarat selektivitas kanggo mesthekake yen pola sing apik bisa ditampilake kanthi sampurna. Wiwit arah etsa lurus, selektivitas etsa kationik kurang, dene selektivitas etsa radikal dhuwur, sing nambah selektivitas RIE.
5. Proses etching
Gambar 5. Proses etsa
Pisanan, wafer diselehake ing tungku oksidasi kanthi suhu sing dijaga antara 800 lan 1000 ℃, lan banjur film silikon dioksida (SiO2) kanthi sifat insulasi dhuwur dibentuk ing permukaan wafer kanthi cara garing. Sabanjure, proses deposisi dilebokake kanggo mbentuk lapisan silikon utawa lapisan konduktif ing film oksida kanthi deposisi uap kimia (CVD) / deposisi uap fisik (PVD). Yen lapisan silikon dibentuk, proses difusi impurity bisa ditindakake kanggo nambah konduktivitas yen perlu. Sajrone proses difusi impurity, macem-macem impurities asring ditambahake bola-bali.
Ing wektu iki, lapisan insulasi lan lapisan polysilicon kudu digabungake kanggo etsa. Kaping pisanan, photoresist digunakake. Salajengipun, topeng dilebokake ing film photoresist lan cahya udan ditindakake kanthi cara nyemplungake kanggo nyetak pola sing dikarepake (ora katon kanthi mata telanjang) ing film photoresist. Nalika outline pola dicethakaké dening pembangunan, photoresist ing wilayah photosensitive dibusak. Banjur wafer sing diolah kanthi proses fotolitografi ditransfer menyang proses etsa kanggo etsa garing.
Etsa garing utamane ditindakake kanthi etsa ion reaktif (RIE), ing ngendi etsa diulang utamane kanthi ngganti gas sumber sing cocog kanggo saben film. Etsa garing lan etsa udan tujuane kanggo nambah rasio aspek (nilai A/R) etsa. Kajaba iku, reresik biasa dibutuhake kanggo mbusak polimer sing akumulasi ing ngisor bolongan (celah sing dibentuk kanthi etsa). Titik penting yaiku kabeh variabel (kayata bahan, gas sumber, wektu, wangun lan urutan) kudu diatur sacara organik kanggo mesthekake yen solusi reresik utawa gas sumber plasma bisa mili mudhun menyang ngisor trench. Owah-owahan cilik ing variabel mbutuhake recalculation saka variabel liyane, lan proses recalculation iki bola nganti ketemu tujuan saben tahapan. Bubar, lapisan monoatomik kayata atomic layer deposition (ALD) lapisan dadi luwih tipis lan hard. Mula, teknologi etsa maju nggunakake suhu lan tekanan sing sithik. Proses etsa nduweni tujuan kanggo ngontrol dimensi kritis (CD) kanggo ngasilake pola sing apik lan mesthekake yen masalah sing disebabake proses etsa bisa dihindari, utamane under-etching lan masalah sing ana gandhengane karo penghapusan residu. Kalih artikel ngengingi etsa ing nginggil gadhah ancas supados pamaos saged mangertosi ancasipun proses etsa, alangan kangge nggayuh ancas ing nginggil, saha indikator kinerja ingkang dipunginakaken kangge ngatasi alangan menika.
Wektu kirim: Sep-10-2024