Agrīna mitrā kodināšana veicināja tīrīšanas vai pārpelnošanās procesu attīstību. Mūsdienās sausā kodināšana, izmantojot plazmu, ir kļuvusi par galveno virzienukodināšanas process. Plazma sastāv no elektroniem, katjoniem un radikāļiem. Plazmai pievadītā enerģija izraisa avota gāzes attālāko elektronu atdalīšanu neitrālā stāvoklī, tādējādi pārvēršot šos elektronus katjonos.
Turklāt nepilnīgos atomus molekulās var noņemt, pielietojot enerģiju, veidojot elektriski neitrālus radikāļus. Sausajā kodināšanā izmanto katjonus un radikāļus, kas veido plazmu, kur katjoni ir anizotropi (piemēroti kodināšanai noteiktā virzienā), bet radikāļi ir izotropi (derīgi kodināšanai visos virzienos). Radikāļu skaits ir daudz lielāks nekā katjonu skaits. Šajā gadījumā sausajai kodināšanai jābūt izotropai kā mitrai kodināšanai.
Tomēr tieši sausās kodināšanas anizotropā kodināšana padara iespējamas īpaši miniaturizētas shēmas. Kāds tam ir iemesls? Turklāt katjonu un radikāļu kodināšanas ātrums ir ļoti lēns. Tātad, kā mēs varam izmantot plazmas kodināšanas metodes masveida ražošanā, ņemot vērā šo trūkumu?
1. Manu attiecība (A/R)
1. attēls. Malu attiecības jēdziens un tehnoloģiskā progresa ietekme uz to
Aspect Ratio ir horizontālā platuma attiecība pret vertikālo augstumu (ti, augstums dalīts ar platumu). Jo mazāka ir ķēdes kritiskā dimensija (CD), jo lielāka ir malu attiecības vērtība. Tas ir, pieņemot, ka malu attiecības vērtība ir 10 un platums 10 nm, kodināšanas procesa laikā izurbtā cauruma augstumam jābūt 100 nm. Tāpēc nākamās paaudzes izstrādājumiem, kuriem nepieciešama īpaši miniaturizācija (2D) vai augsts blīvums (3D), ir nepieciešamas ārkārtīgi augstas malu attiecības vērtības, lai nodrošinātu, ka katjoni var iekļūt apakšējā plēvē kodināšanas laikā.
Lai sasniegtu ultraminiaturizācijas tehnoloģiju ar kritisko izmēru, kas mazāks par 10 nm 2D produktos, dinamiskās brīvpiekļuves atmiņas (DRAM) kondensatora malu attiecības vērtībai jābūt virs 100. Tāpat arī 3D NAND zibatmiņai ir nepieciešamas augstākas malu attiecības vērtības lai sakrautu 256 vai vairāk šūnu sakraušanas slāņus. Pat ja ir izpildīti citiem procesiem nepieciešamie nosacījumi, nepieciešamos produktus nevar ražot, jakodināšanas processneatbilst standartam. Tāpēc kodināšanas tehnoloģija kļūst arvien svarīgāka.
2. Plazmas kodināšanas pārskats
2. attēls. Plazmas avota gāzes noteikšana pēc plēves veida
Ja tiek izmantota doba caurule, jo šaurāks ir caurules diametrs, jo vieglāk šķidrumam iekļūt, kas ir tā sauktā kapilārā parādība. Tomēr, ja atklātajā zonā ir jāizurbj caurums (slēgts gals), šķidruma ievadīšana kļūst diezgan sarežģīta. Tāpēc, tā kā ķēdes kritiskais izmērs 1970. gadu vidū bija no 3 um līdz 5 um, sausaiskodināšanair pakāpeniski aizstājusi mitro ofortu kā galveno virzienu. Tas ir, lai gan tas ir jonizēts, tas ir vieglāk iekļūt dziļos caurumos, jo vienas molekulas tilpums ir mazāks nekā organiskā polimēra šķīduma molekulas tilpums.
Plazmas kodināšanas laikā apstrādes kameras iekšpuse, ko izmanto kodināšanai, jānoregulē vakuuma stāvoklī, pirms tiek ievadīta attiecīgajam slānim piemērota plazmas avota gāze. Kodinot cietās oksīda plēves, jāizmanto spēcīgākas avota gāzes uz oglekļa fluorīda bāzes. Relatīvi vājām silīcija vai metāla plēvēm jāizmanto plazmas avota gāzes uz hlora bāzes.
Tātad, kā iegravēt vārtu slāni un zem tā esošo silīcija dioksīda (SiO2) izolācijas slāni?
Pirmkārt, vārtu slānim silīcijs ir jānoņem, izmantojot plazmu uz hlora bāzes (silīcijs + hlors) ar polisilīcija kodināšanas selektivitāti. Apakšējam izolācijas slānim silīcija dioksīda plēve jāiegravē divos posmos, izmantojot plazmas avota gāzi uz oglekļa fluorīda bāzes (silīcija dioksīds + oglekļa tetrafluorīds) ar lielāku kodināšanas selektivitāti un efektivitāti.
3. Reaktīvās jonu kodināšanas (RIE jeb fizikāli ķīmiskās kodināšanas) process
3. attēls. Reaktīvā jonu kodināšanas priekšrocības (anizotropija un augsts kodināšanas ātrums)
Plazma satur gan izotropiskus brīvos radikāļus, gan anizotropos katjonus, kā tad tā veic anizotropo kodināšanu?
Plazmas sausā kodināšana galvenokārt tiek veikta ar reaktīvo jonu kodināšanu (RIE, Reactive Ion Etching) vai lietojumiem, kuru pamatā ir šī metode. RIE metodes pamatā ir vājināt saistīšanas spēku starp mērķa molekulām filmā, uzbrūkot kodināšanas zonai ar anizotropiem katjoniem. Vājināto zonu absorbē brīvie radikāļi, apvienojumā ar daļiņām, kas veido slāni, pārvērš gāzē (gaistošā savienojumā) un atbrīvo.
Lai gan brīvajiem radikāļiem ir izotropiskas īpašības, molekulas, kas veido apakšējo virsmu (kuru saistīšanas spēku vājina katjonu uzbrukums), brīvie radikāļi vieglāk uztver un pārvērš jaunos savienojumos nekā sānu sienas ar spēcīgu saistīšanas spēku. Tāpēc kodināšana uz leju kļūst par galveno virzienu. Noķertās daļiņas kļūst par gāzi ar brīvajiem radikāļiem, kas vakuuma iedarbībā desorbējas un izdalās no virsmas.
Šajā laikā katjoni, kas iegūti ar fizisko iedarbību, un brīvie radikāļi, kas iegūti ar ķīmisku iedarbību, tiek apvienoti fizikālai un ķīmiskai kodināšanai, un kodināšanas ātrums (Etch Rate, kodināšanas pakāpe noteiktā laika periodā) tiek palielināts 10 reizes. salīdzinot ar katjonu kodināšanu vai tikai brīvo radikāļu kodināšanu. Šī metode var ne tikai palielināt anizotropās lejupvērstās kodināšanas kodināšanas ātrumu, bet arī atrisināt polimēra atlikumu problēmu pēc kodināšanas. Šo metodi sauc par reaktīvo jonu kodināšanu (RIE). RIE kodināšanas panākumu atslēga ir atrast plazmas avota gāzi, kas piemērota plēves kodināšanai. Piezīme. Plazmas kodināšana ir RIE kodināšana, un abus var uzskatīt par vienu un to pašu jēdzienu.
4. Kodināšanas ātrums un pamata veiktspējas indekss
4. attēls. Pamata kodināšanas veiktspējas indekss, kas saistīts ar kodināšanas ātrumu
Kodināšanas ātrums attiecas uz filmas dziļumu, kas tiek sasniegts vienas minūtes laikā. Tātad, ko tas nozīmē, ka kodināšanas ātrums vienā plāksnē dažādās daļās atšķiras?
Tas nozīmē, ka kodināšanas dziļums dažādās vafeles daļās atšķiras. Šī iemesla dēļ ir ļoti svarīgi iestatīt beigu punktu (EOP), kurā kodināšana jāpārtrauc, ņemot vērā vidējo kodināšanas ātrumu un kodināšanas dziļumu. Pat ja EOP ir iestatīts, joprojām ir daži apgabali, kur kodināšanas dziļums ir dziļāks (pārāk iegravēts) vai seklāks (nepietiekams), nekā sākotnēji plānots. Tomēr kodināšanas laikā nepietiekama kodināšana rada vairāk bojājumu nekā pārmērīga kodināšana. Tā kā nepietiekamas kodināšanas gadījumā nepietiekami iegravētā daļa kavēs turpmākos procesus, piemēram, jonu implantāciju.
Tikmēr selektivitāte (mēra pēc kodināšanas ātruma) ir kodināšanas procesa galvenais veiktspējas rādītājs. Mērījumu standarts ir balstīts uz maskas slāņa (fotorezista plēve, oksīda plēve, silīcija nitrīda plēve utt.) un mērķa slāņa kodināšanas ātruma salīdzinājumu. Tas nozīmē, ka jo augstāka ir selektivitāte, jo ātrāk tiek iegravēts mērķa slānis. Jo augstāks ir miniaturizācijas līmenis, jo augstāka ir selektivitātes prasība, lai nodrošinātu, ka smalki raksti var tikt attēloti nevainojami. Tā kā kodināšanas virziens ir taisns, katjonu kodināšanas selektivitāte ir zema, savukārt radikālas kodināšanas selektivitāte ir augsta, kas uzlabo RIE selektivitāti.
5. Kodināšanas process
5. attēls. Kodināšanas process
Vispirms vafele tiek ievietota oksidēšanas krāsnī, kuras temperatūra tiek uzturēta no 800 līdz 1000℃, un pēc tam uz vafeles virsmas ar sausu metodi tiek izveidota silīcija dioksīda (SiO2) plēve ar augstām izolācijas īpašībām. Pēc tam tiek ievadīts nogulsnēšanas process, lai uz oksīda plēves izveidotu silīcija slāni vai vadošu slāni, izmantojot ķīmisko tvaiku pārklāšanu (CVD) / fizikālo tvaiku pārklāšanu (PVD). Ja veidojas silīcija slānis, var veikt piemaisījumu difūzijas procesu, lai vajadzības gadījumā palielinātu vadītspēju. Piemaisījumu difūzijas procesā bieži tiek atkārtoti pievienoti vairāki piemaisījumi.
Šajā laikā izolācijas slānis un polisilīcija slānis ir jāapvieno kodināšanai. Pirmkārt, tiek izmantots fotorezists. Pēc tam uz fotorezista plēves tiek uzlikta maska un tiek veikta mitrā ekspozīcija ar iegremdēšanu, lai uz fotorezista plēves uzdrukātu vēlamo rakstu (neredzams ar neapbruņotu aci). Kad attīstoties atklāj raksta kontūru, fotorezists gaismjutīgajā zonā tiek noņemts. Pēc tam vafele, kas apstrādāta ar fotolitogrāfijas procesu, tiek pārnesta uz kodināšanas procesu sausai kodināšanai.
Sauso kodināšanu galvenokārt veic ar reaktīvo jonu kodināšanu (RIE), kurā kodināšanu atkārto galvenokārt, nomainot katrai plēvei piemēroto avota gāzi. Gan sausās, gan mitrās kodināšanas mērķis ir palielināt kodināšanas malu attiecību (A/R vērtību). Turklāt ir nepieciešama regulāra tīrīšana, lai noņemtu polimēru, kas uzkrāts urbuma apakšā (atstarpe, kas veidojas kodināšanas rezultātā). Svarīgi ir tas, ka visi mainīgie lielumi (piemēram, materiāli, avota gāze, laiks, forma un secība) ir organiski jāpielāgo, lai nodrošinātu, ka tīrīšanas šķīdums vai plazmas avota gāze var plūst lejup uz tranšejas apakšu. Lai veiktu nelielas izmaiņas mainīgajā, ir jāpārrēķina citi mainīgie, un šis pārrēķina process tiek atkārtots, līdz tas atbilst katra posma mērķim. Nesen monoatomiskie slāņi, piemēram, atomu slāņa nogulsnēšanās (ALD) slāņi, ir kļuvuši plānāki un cietāki. Tāpēc kodināšanas tehnoloģija virzās uz zemas temperatūras un spiediena izmantošanu. Kodināšanas procesa mērķis ir kontrolēt kritisko dimensiju (CD), lai radītu smalkus rakstus un nodrošinātu, ka tiek novērstas kodināšanas procesa radītās problēmas, īpaši nepietiekamas kodināšanas un problēmas, kas saistītas ar atlikumu noņemšanu. Iepriekš minēto divu rakstu par kodināšanu mērķis ir sniegt lasītājiem izpratni par kodināšanas procesa mērķi, šķēršļiem iepriekš minēto mērķu sasniegšanai un veiktspējas rādītājiem, kas tiek izmantoti šādu šķēršļu pārvarēšanai.
Izlikšanas laiks: 10. septembris 2024. gada laikā