Fréi naass Ätzen huet d'Entwécklung vu Botzen oder Äschenprozesser gefördert. Haut ass dréchen Äss mat Plasma den Mainstream ginnÄtzen Prozess. Plasma besteet aus Elektronen, Kationen a Radikale. D'Energie, déi op de Plasma applizéiert gëtt, bewierkt datt déi äusserst Elektronen vum Quellgas an engem neutralen Zoustand ofgerappt ginn, an doduerch dës Elektronen an Kationen ëmgewandelt ginn.
Zousätzlech kënnen onvollstänneg Atomer a Moleküle ofgeschaaft ginn andeems Energie benotzt gëtt fir elektresch neutral Radikale ze bilden. Dréchen Ätzen benotzt Kationen a Radikale, déi Plasma ausmaachen, wou Katione anisotrop sinn (gëeegent fir an enger bestëmmter Richtung ze Ätzen) a Radikale sinn isotrop (gëeegent fir Ätzen an all Richtungen). D'Zuel vun de Radikale ass vill méi grouss wéi d'Zuel vun de Kationen. An dësem Fall sollt dréchen Ätzen isotrop wéi naass Ätzen sinn.
Wéi och ëmmer, et ass déi anisotropesch Ässung vun der trocken Äss déi ultra-miniaturiséiert Circuiten méiglech mécht. Wat ass de Grond dofir? Zousätzlech ass d'Ätsgeschwindegkeet vu Kationen a Radikale ganz lues. Also wéi kënne mir Plasma Ätsmethoden fir d'Massproduktioun am Gesiicht vun dësem Defizit uwenden?
1. Aspekt Verhältnis (A/R)
Figur 1. D'Konzept vun Aspekt Verhältnis an den Impakt vun technologesch Fortschrëtter op et
Aspektverhältnis ass de Verhältnis vun der horizontaler Breet zu der vertikaler Héicht (dh Héicht gedeelt duerch d'Breet). Déi méi kleng déi kritesch Dimensioun (CD) vum Circuit, dest méi grouss ass den Aspekt Verhältniswäert. Dat ass, unzehuelen en Aspekt Verhältnis Wäert vun 10 an enger Breet vun 10nm, d'Héicht vum Lach während der Ätz Prozess gebuert soll 100nm ginn. Dofir, fir Produkter vun der nächster Generatioun déi Ultra-Miniaturiséierung (2D) oder héich Dicht (3D) erfuerderen, sinn extrem héich Aspektverhältnisser Wäerter erfuerderlech fir sécherzestellen datt d'Katioune während der Ätzen an den ënneschten Film penetréiere kënnen.
Fir Ultra-Miniaturiséierungstechnologie mat enger kritescher Dimensioun vu manner wéi 10nm an 2D Produkter z'erreechen, soll de Kondensator-Aspektverhältniswäert vun dynamesche Random Access Memory (DRAM) iwwer 100 erhale bleiwen. 256 Schichten oder méi vun Zell Stacking Schichten ze stackelen. Och wann d'Konditioune fir aner Prozesser erfëllt sinn, kënnen déi néideg Produkter net produzéiert ginn wann deÄtzen Prozessass net op Standard. Dofir gëtt d'Ätstechnologie ëmmer méi wichteg.
2. Iwwersiicht vun Plasma Äss
Figur 2. Bestëmmung Plasma Quelle Gas no Film Typ
Wann en huel Päif benotzt gëtt, wat méi schmuel de Päifduerchmiesser ass, wat et méi einfach ass fir d'Flëssegkeet anzeginn, wat de sougenannte Kapillar-Phänomen ass. Wéi och ëmmer, wann e Lach (zougemaach Enn) an der exponéierter Géigend gebohrt gëtt, gëtt d'Input vun der Flëssegkeet zimlech schwéier. Dofir, well déi kritesch Gréisst vum Circuit 3um bis 5um an der Mëtt vun de 1970er Joren war, dréchenÄtzenhuet lues a lues naass Äss als Mainstream ersat. Dat ass, obwuel ioniséiert, ass et méi einfach déif Lächer duerchzeféieren well de Volume vun engem eenzege Molekül méi kleng ass wéi déi vun enger organescher Polymer Léisung Molekül.
Wärend der Plasma Ätzen soll den Interieur vun der Veraarbechtungskammer, déi fir Ätzen benotzt gëtt, an e Vakuumzoustand ugepasst ginn ier de Plasmaquellgas gëeegent fir déi entspriechend Schicht injizéiert gëtt. Beim Ätzen vu festen Oxidfilmer sollte méi staark Kuelestofffluorid-baséiert Quellgase benotzt ginn. Fir relativ schwaach Silizium- oder Metallfilmer solle Chlor-baséiert Plasmaquellgase benotzt ginn.
Also, wéi soll d'Paartschicht an déi ënnerierdesch Siliziumdioxid (SiO2) Isoléierschicht geätzt ginn?
Als éischt, fir d'Paartschicht, sollt Silizium mat engem Chlor-baséiert Plasma (Silicium + Chlor) mat Polysilisium Ätzselektivitéit ofgeschaaft ginn. Fir déi ënnescht Isoléierschicht soll de Siliziumdioxidfilm an zwee Schrëtt mat engem Kuelestofffluorid-baséierte Plasmaquellgas (Siliciumdioxid + Kuelestofftetrafluorid) mat méi staarker Ässelektivitéit an Effektivitéit geätzt ginn.
3. Reaktiv Ion Ätzen (RIE oder physeschchemesch Ätzen) Prozess
Figur 3. Virdeeler vun reaktiven Ion Ätzen (Anisotropie an héich Ätzenquote)
Plasma enthält souwuel isotropesch fräi Radikaler an anisotropesch Kationen, also wéi mécht et anisotrop Ätzen?
Plasma dréchen Ätzen gëtt haaptsächlech duerch reaktiv Ion Ässung (RIE, Reactive Ion Ätz) oder Uwendungen baséiert op dëser Method gemaach. De Kär vun der RIE Method ass d'Verbindungskraaft tëscht Zilmolekülen am Film ze schwächen andeems d'Ätsgebitt mat anisotropesche Kationen attackéiert. Dat geschwächt Gebitt gëtt vu fräie Radikale absorbéiert, kombinéiert mat de Partikelen, déi d'Schicht ausmaachen, an Gas ëmgewandelt (eng flüchteg Verbindung) a fräigelooss.
Och wa fräi Radikale isotropesch Charakteristiken hunn, Molekülle, déi d'Ënnerfläch ausmaachen (déi hir Bindungskraaft duerch d'Attack vu Katione geschwächt ass) méi liicht vu fräie Radikale gefaange ginn an an nei Verbindungen ëmgewandelt ginn wéi Säitewänn mat staarker Bindungskraaft. Dofir gëtt Downward Äss den Mainstream. Déi gefaange Partikele ginn Gas mat fräi Radikale, déi desorbéiert a vun der Uewerfläch ënner der Handlung vum Vakuum entlooss ginn.
Zu dëser Zäit sinn d'Katione kritt duerch kierperlech Handlung an déi fräi Radikaler, déi duerch chemesch Handlung kritt ginn, fir kierperlech a chemesch Ätzen kombinéiert, an d'Ätstrate (Etch Rate, de Grad vun Ätzen an enger gewësser Zäit) gëtt ëm 10 Mol erhéicht. am Verglach mam Fall vu kationesche Ätzen oder fräi Radikal Äss eleng. Dës Methode kann net nëmmen d'Ätstquote vun der anisotropescher Ofwäichung erhéijen, awer och d'Problem vum Polymerreschter nom Ätzen léisen. Dës Method gëtt reaktiv Ion Ätzen (RIE) genannt. De Schlëssel zum Erfolleg vun der RIE Ätzen ass e Plasmaquellgas ze fannen dee gëeegent ass fir de Film ze Ätzen. Notiz: Plasma Ätz ass RIE Ätz, an déi zwee kënnen als datselwecht Konzept ugesi ginn.
4. Etch Taux an Kär Leeschtung Index
Figur 4. Kär Etch Performance Index Zesummenhang mat Etch Taux
Etch Taux bezitt sech op d'Tiefe vum Film, déi erwaart gëtt an enger Minutt erreecht ze ginn. Also wat heescht et, datt d'Etzrate vun Deel zu Deel op enger eenzeger Wafer variéiert?
Dëst bedeit datt d'Ätzdéift vun Deel zu Deel op der Wafer variéiert. Aus dësem Grond ass et ganz wichteg den Endpunkt (EOP) ze setzen, wou d'Ätzen sollt ophalen, andeems d'Duerchschnëttsquote an d'Ätzdéift berücksichtegt ginn. Och wann d'EOP gesat ass, ginn et nach ëmmer e puer Beräicher wou d'Ätzdéift méi déif (iwwer-etched) oder méi flaach (ënner-etched) ass wéi ursprénglech geplangt. Wéi och ëmmer, d'Ënnerätsung verursaacht méi Schued wéi d'Iwwerätsung beim Ätzen. Well am Fall vun Ënner-Ätzen, wäert den ënner-Ätzen Deel spéider Prozesser wéi Ioneimplantatioun behënneren.
Mëttlerweil ass d'Selektivitéit (gemooss duerch Ätzrate) e Schlësselleistungsindikator vum Ätzprozess. De Miessstandard baséiert op de Verglach vun der Ätzrate vun der Maskeschicht (Fotoresistfilm, Oxidfilm, Siliciumnitridfilm, etc.) an der Zilschicht. Dëst bedeit datt wat méi héich d'Selektivitéit ass, dest méi séier gëtt d'Zilschicht geätzt. Wat méi héich den Niveau vun der Miniaturiséierung ass, dest méi héich ass d'Selektivitéitsfuerderung fir sécherzestellen datt fein Mustere perfekt presentéiert kënne ginn. Zënter datt d'Ätsrichtung riicht ass, ass d'Selektivitéit vu kationesche Ätzen niddereg, während d'Selektivitéit vu radikal Ätzen héich ass, wat d'Selektivitéit vu RIE verbessert.
5. Ätzen Prozess
Figur 5. Ätz Prozess
Als éischt gëtt de Wafer an engem Oxidatiounsofen mat enger Temperatur tëscht 800 an 1000 ℃ plazéiert, an dann gëtt e Siliziumdioxid (SiO2) Film mat héijer Isolatiounseigenschaften op der Uewerfläch vum Wafer duerch eng dréchen Method geformt. Als nächst gëtt den Oflagerungsprozess agefouert fir eng Siliziumschicht oder eng konduktiv Schicht op den Oxidfilm ze bilden duerch chemesch Dampdepositioun (CVD) / Physical Vapor Deposition (PVD). Wann eng Siliziumschicht geformt gëtt, kann e Gëftstoffdiffusiounsprozess ausgefouert ginn fir d'Konduktivitéit ze erhéijen wann néideg. Wärend dem Gëftstoffdiffusiounsprozess gi verschidde Gëftstoffer dacks ëmmer erëm bäigefüügt.
Zu dëser Zäit sollt d'Isoléierschicht an d'Polysilikonschicht kombinéiert ginn fir Ätzen. Als éischt gëtt e Photoresist benotzt. Duerno gëtt eng Mask op de Photoresistfilm geluecht an d'naass Belaaschtung gëtt duerch Tauche gemaach fir dat gewënschte Muster (onsichtbar fir bloussem A) op de Photoresistfilm ze drécken. Wann d'Musterkontur duerch d'Entwécklung opgedeckt gëtt, gëtt de Photoresist am photosensitive Beräich ewechgeholl. Duerno gëtt de Wafer, deen duerch de Photolithographieprozess veraarbecht gëtt, an den Ätzprozess fir dréchen Ätzen transferéiert.
Dréchen Ätzen gëtt haaptsächlech duerch reaktiv Ion Ätzen (RIE) duerchgefouert, an där Ätzen haaptsächlech widderholl gëtt andeems de Quellgas gëeegent fir all Film ersat gëtt. Béid dréchen Ätz an naass Äss zielen den Aspekt Verhältnis (A / R Wäert) vun der Ätzen ze erhéijen. Zousätzlech ass regelméisseg Botzen erfuerderlech fir de Polymer, deen um Enn vum Lach accumuléiert ass, ze entfernen (d'Lück geformt duerch Ätzen). De wichtege Punkt ass, datt all Verännerlechen (wéi Material, Quelle Gas, Zäit, Form an Haaptrei) soll organesch ugepasst ginn, fir sécherzestellen, datt d'Botzen Léisung oder Plasma Quelle Gas erof bis ënnen vun der Trench Flux kann. Eng liicht Ännerung vun enger Variabel erfuerdert nei Berechnung vun anere Verännerlechen, an dësen Neiberechnungsprozess gëtt widderholl bis en den Zweck vun all Etapp entsprécht. Viru kuerzem sinn monoatomesch Schichten wéi Atomesch Schichtdepositioun (ALD) Schichten méi dënn a méi haart ginn. Dofir geet d'Ätstechnologie Richtung d'Benotzung vun niddregen Temperaturen an Drock. Den Ätzprozess zielt fir déi kritesch Dimensioun (CD) ze kontrolléieren fir fein Musteren ze produzéieren an ze garantéieren datt Probleemer, déi vum Ätsprozess verursaacht ginn, vermeit ginn, besonnesch Ënner-Ätzen a Probleemer am Zesummenhang mat der Entfernung vu Reschter. Déi uewe genannten zwee Artikelen iwwer Ätzen zielen d'Lieser e Verständnis vum Zweck vum Ätzprozess ze ginn, d'Hindernisser fir déi uewe genannten Ziler z'erreechen, an d'Leeschtungsindikatoren déi benotzt gi fir sou Hindernisser ze iwwerwannen.
Post Zäit: Sep-10-2024