Ерте ылғалдану тазарту немесе күлдеу процестерінің дамуына ықпал етті. Бүгінгі күні плазманы қолданатын құрғақ оюлау негізгі ағымға айналдысырлау процесі. Плазма электрондардан, катиондардан және радикалдардан тұрады. Плазмаға түсетін энергия бастапқы газдың бейтарап күйдегі ең сыртқы электрондарын ажыратады, осылайша бұл электрондарды катиондарға айналдырады.
Сонымен қатар, молекулалардағы жетілмеген атомдарды электрлік бейтарап радикалдарды қалыптастыру үшін энергияны қолдану арқылы жоюға болады. Құрғақ өрнекте плазманы құрайтын катиондар мен радикалдар қолданылады, бұл жерде катиондар анизотропты (белгілі бір бағытта оюға жарамды), ал радикалдар изотропты (барлық бағытта оюға жарамды). Радикалдар саны катиондар санынан әлдеқайда көп. Бұл жағдайда құрғақ ою дымқыл ою сияқты изотропты болуы керек.
Дегенмен, бұл ультра миниатюризацияланған схемаларды мүмкін ететін құрғақ өрнектің анизотропты ою. Мұның себебі неде? Сонымен қатар, катиондар мен радикалдардың қышқылдану жылдамдығы өте баяу. Сонымен, бұл кемшілік жағдайында біз плазмалық ою әдістерін жаппай өндіріске қалай қолдана аламыз?
1. Пікірлер арақатынасы (A/R)
Сурет 1. Пропорция түсінігі және оған технологиялық прогрестің әсері
Аспектінің арақатынасы - көлденең еннің тік биіктікке қатынасы (яғни, биіктіктің еніне бөлінген). Тізбектің критикалық өлшемі (CD) неғұрлым кіші болса, арақатынасының мәні соғұрлым үлкен болады. Яғни, арақатынасының мәні 10 және ені 10 нм болса, ою процесі кезінде бұрғыланған тесіктің биіктігі 100 нм болуы керек. Сондықтан, ультра миниатюризацияны (2D) немесе жоғары тығыздықты (3D) қажет ететін келесі буын өнімдері үшін ою кезінде катиондардың астыңғы қабықшаға еніп кетуін қамтамасыз ету үшін өте жоғары арақатынас мәндері қажет.
2D өнімдерінде критикалық өлшемі 10 нм-ден аз ультра миниатюризациялау технологиясына қол жеткізу үшін динамикалық жедел жадтың (DRAM) конденсатор арақатынасының мәні 100-ден жоғары болуы керек. Сол сияқты, 3D NAND флэш-жады да жоғарырақ кадр пішімінің мәндерін қажет етеді 256 немесе одан да көп ұяшықтарды жинақтау қабаттарын жинақтау үшін. Басқа процестерге қажетті шарттар орындалса да, қажетті өнімдерді өндіру мүмкін емессырлау процесістандартқа сай емес. Міне, сондықтан өңдеу технологиясы барған сайын маңызды болып келеді.
2. Плазмалық офортқа шолу
Сурет 2. Пленка түріне сәйкес плазмалық көз газын анықтау
Қуыс құбырды пайдаланған кезде құбырдың диаметрі неғұрлым тар болса, сұйықтықтың енуі оңайырақ болады, бұл капиллярлық құбылыс деп аталады. Алайда, егер ашық жерде тесік (жабық ұшы) бұрғылануы керек болса, сұйықтықты енгізу өте қиын болады. Сондықтан 1970 жылдардың ортасында контурдың критикалық өлшемі 3um-дан 5um-ға дейін болғандықтан, құрғақоюбірте-бірте негізгі ағым ретінде дымқыл оюды ауыстырды. Яғни, иондалғанымен, терең саңылаулардан өту оңайырақ, өйткені бір молекуланың көлемі органикалық полимер ерітіндісінің молекуласынан кіші.
Плазмамен өрнектеу кезінде сәйкес қабатқа сәйкес келетін плазма көзі газын айдау алдында ою үшін пайдаланылатын өңдеу камерасының ішкі бөлігін вакуумдық күйге келтіру керек. Қатты оксидті қабыршақтарды ою кезінде көміртекті фторид негізіндегі күштірек бастапқы газдарды пайдалану керек. Салыстырмалы түрде әлсіз кремний немесе металл қабықшалар үшін хлор негізіндегі плазмалық газдарды пайдалану керек.
Сонымен, қақпа қабаты мен оның астындағы кремний диоксиді (SiO2) оқшаулағыш қабатын қалай ою керек?
Біріншіден, қақпа қабаты үшін кремнийді хлор негізіндегі плазманы (кремний + хлор) пайдаланып, полисилицийді сызу селективтілігімен алып тастау керек. Төменгі оқшаулағыш қабат үшін кремний диоксиді қабықшасын екі қадаммен оюлау селективтілігі мен тиімділігі жоғары көміртегі фторидіне негізделген плазмалық бастапқы газды (кремний диоксиді + көміртегі тетрафториді) қолдану керек.
3. Реактивті ионды оюлау (RIE немесе физика-химиялық ою) процесі
Сурет 3. Реактивті ионды оюлаудың артықшылықтары (анизотропия және жоғары өрнектеу жылдамдығы)
Плазманың құрамында изотропты бос радикалдар да, анизотропты катиондар да бар, сондықтан ол анизотропты оюды қалай орындайды?
Плазмалық құрғақ оюлау негізінен реактивті ионды оюлау (RIE, Reactive Ion Etching) немесе осы әдіске негізделген қолданбалар арқылы орындалады. RIE әдісінің өзегі анизотропты катиондармен қию аймағына шабуыл жасау арқылы пленкадағы мақсатты молекулалар арасындағы байланыстыру күшін әлсірету болып табылады. Әлсіреген аймақ бос радикалдармен сіңіп, қабатты құрайтын бөлшектермен қосылып, газға (ұшқыш қосылыс) айналады және босатылады.
Бос радикалдар изотропты сипаттарға ие болғанымен, төменгі бетті құрайтын молекулалар (байланыс күші катиондардың әсерінен әлсіреген) күшті байланыстыру күші бар бүйір қабырғаларына қарағанда бос радикалдармен оңайырақ ұсталып, жаңа қосылыстарға айналады. Сондықтан, төмен қарай ою негізгі ағымға айналады. Ұсталған бөлшектер бос радикалдары бар газға айналады, олар десорбцияланады және вакуумның әсерінен бетінен босатылады.
Бұл кезде физикалық әсер ету нәтижесінде алынған катиондар мен химиялық әсер ету нәтижесінде алынған бос радикалдар физикалық және химиялық сілтілеу үшін біріктіріледі, ал қышқылдану жылдамдығы (Etch Rate, белгілі бір уақыт аралығындағы эрозия дәрежесі) 10 есе артады. тек катиондық өрнекпен немесе бос радикалды оюмен салыстырғанда. Бұл әдіс анизотропты төмен қарай оюлану жылдамдығын жоғарылатып қана қоймайды, сонымен қатар оюдан кейінгі полимер қалдығы мәселесін шеше алады. Бұл әдісті реактивті ионды өңдеу (RIE) деп атайды. RIE оюының сәттілігінің кілті - пленканы оюға қолайлы плазмалық газды табу. Ескертпе: Плазмалық ою – RIE оюы және екеуін бірдей ұғым ретінде қарастыруға болады.
4. Этч жылдамдығы және негізгі өнімділік индексі
Сурет 4. Этч жылдамдығына қатысты негізгі Этч өнімділігінің индексі
Этч жылдамдығы бір минутта жетуі күтілетін пленка тереңдігін білдіреді. Олай болса, бір пластинаның бір бөлігінен бөлікке дейін созылу жылдамдығы өзгереді деген нені білдіреді?
Бұл вафлидегі тегістеу тереңдігі әр бөлікке қарай өзгеретінін білдіреді. Осы себепті орташа өңдеу жылдамдығын және тегістеу тереңдігін ескере отырып, ою тоқтатылатын соңғы нүктені (EOP) орнату өте маңызды. Тіпті EOP орнатылған болса да, бастапқыда жоспарланғаннан тереңдеу (шамадан тыс оюланған) немесе таязырақ (төмен оюланған) тереңдігі бар кейбір аймақтар әлі де бар. Дегенмен, төмен глифтинг ою кезінде шамадан тыс оюдан гөрі көбірек зиян келтіреді. Өйткені, аз глифтинг болған жағдайда, аз оюланған бөлік иондық имплантация сияқты кейінгі процестерге кедергі жасайды.
Сонымен қатар, селективтілік (ою жылдамдығымен өлшенеді) ою процесінің негізгі өнімділік көрсеткіші болып табылады. Өлшеу стандарты маска қабатының (фоторезисттік пленка, оксидті пленка, кремний нитридті қабықша және т.б.) және нысана қабатының қышқылдану жылдамдығын салыстыруға негізделген. Бұл селективтілік неғұрлым жоғары болса, мақсатты қабат соғұрлым тезірек сызылады дегенді білдіреді. Миниатюризация деңгейі неғұрлым жоғары болса, соғұрлым жақсы үлгілердің тамаша ұсынылуын қамтамасыз ету үшін іріктеу талабы жоғары болады. Офорттың бағыты түзу болғандықтан, катионды өрнектің селективтілігі төмен, ал радикалды оюдың селективтілігі жоғары, бұл RIE селективтілігін жақсартады.
5. Эттинг процесі
Сурет 5. Оңалту процесі
Алдымен пластинаны 800 және 1000℃ аралығындағы температурасы бар тотығу пешіне салады, содан кейін құрғақ әдіспен вафлидің бетінде жоғары оқшаулау қасиеттері бар кремний диоксиді (SiO2) пленкасы түзіледі. Әрі қарай, химиялық бу тұндыру (CVD)/физикалық бу тұндыру (PVD) арқылы оксидті қабықшада кремний қабатын немесе өткізгіш қабатын қалыптастыру үшін тұндыру процесі енгізіледі. Егер кремний қабаты түзілсе, қажет болған жағдайда өткізгіштікті арттыру үшін қоспаның диффузиялық процесін жүргізуге болады. Қоспаның диффузиялық процесі кезінде бірнеше қоспалар жиі қайталанып қосылады.
Бұл уақытта оқшаулағыш қабат пен полиссиликон қабатын өрнектеу үшін біріктіру керек. Біріншіден, фоторезист қолданылады. Содан кейін фоторезисттік пленкаға маска қойылады және фоторезисттік пленкаға қажетті үлгіні (жалаңаш көзге көрінбейтін) басып шығару үшін батыру арқылы дымқыл экспозиция орындалады. Үлгі контуры даму арқылы анықталған кезде, фотосезімтал аймақтағы фоторезист жойылады. Содан кейін фотолитография процесімен өңделген вафли құрғақ штамптау үшін офорт процесіне беріледі.
Құрғақ оюлау негізінен реактивті ионды оюлау (RIE) әдісімен жүзеге асырылады, онда оюлау негізінен әрбір пленка үшін қолайлы бастапқы газды ауыстыру арқылы қайталанады. Құрғақ оюлау да, дымқыл оюлау да оюдың арақатынасын (A/R мәні) арттыруға бағытталған. Сонымен қатар, тесік түбінде жинақталған полимерді (ою арқылы пайда болған саңылау) жою үшін жүйелі тазалау қажет. Маңызды мәселе, тазарту ерітіндісі немесе плазмалық газдың траншея түбіне ағып кетуін қамтамасыз ету үшін барлық айнымалы мәндерді (мысалы, материалдар, бастапқы газ, уақыт, пішін және реттілік) органикалық түрде реттеу керек. Айнымалының шамалы өзгеруі басқа айнымалыларды қайта есептеуді талап етеді және бұл қайта есептеу процесі әрбір кезеңнің мақсатына сай келгенше қайталанады. Жақында атомдық қабаттың тұндыру (ALD) қабаттары сияқты моноатомды қабаттар жұқа және қаттырақ болды. Сондықтан, ою технологиясы төмен температура мен қысымды пайдалануға қарай жылжуда. Офорттау процесі тамаша үлгілерді шығару үшін сыни өлшемді (CD) бақылауға және ою үрдісінен туындаған мәселелердің, әсіресе, аз өрнектің және қалдықтарды кетіруге байланысты проблемалардың алдын алуды қамтамасыз етуге бағытталған. Офортқа арналған жоғарыдағы екі мақала оқырмандарға ою процесінің мақсаты, жоғарыда аталған мақсаттарға жетудегі кедергілер және осындай кедергілерді жеңу үшін қолданылатын өнімділік көрсеткіштері туралы түсінік беруді көздейді.
Жіберу уақыты: 10 қыркүйек 2024 ж