Раното влажно офорт го промовираше развојот на процесите на чистење или пепел. Денес, сувото офортување со помош на плазма стана мејнстримпроцес на офорт. Плазмата се состои од електрони, катјони и радикали. Енергијата што се применува на плазмата предизвикува отстранување на најоддалечените електрони од изворниот гас во неутрална состојба, со што тие електрони се претвораат во катјони.
Покрај тоа, несовршените атоми во молекулите може да се отстранат со примена на енергија за да се формираат електрично неутрални радикали. Сувото офорт користи катјони и радикали кои ја сочинуваат плазмата, каде што катјоните се анизотропни (погодни за офорт во одредена насока), а радикалите се изотропни (погодни за офорт во сите правци). Бројот на радикали е далеку поголем од бројот на катјони. Во овој случај, сувото офорт треба да биде изотропно како влажното офортување.
Сепак, тоа е анизотропното офортување на сувото офортување кое овозможува ултра-минијатуризирани кола. Која е причината за ова? Покрај тоа, брзината на офорт на катјоните и радикалите е многу бавна. Значи, како можеме да ги примениме методите за офорт со плазма за масовно производство наспроти овој недостаток?
1. Сооднос (A/R)
Слика 1. Концептот на сооднос и влијанието на технолошкиот напредок врз него
Сооднос на аспект е односот на хоризонталната ширина до вертикалната висина (т.е. висина поделена со ширина). Колку е помала критичната димензија (CD) на колото, толку е поголема вредноста на односот. Односно, ако се претпостави вредност на односот на страните од 10 и ширина од 10 nm, висината на дупката избушена за време на процесот на офорт треба да биде 100 nm. Затоа, за производи од следната генерација за кои е потребна ултра минијатуризација (2D) или висока густина (3D), потребни се екстремно високи вредности на сооднос за да се осигура дека катјоните можат да навлезат во долниот филм за време на офорт.
За да се постигне технологија за ултра минијатуризација со критична димензија помала од 10 nm во 2D производи, вредноста на односот на кондензаторот на меморијата за динамички случаен пристап (DRAM) треба да се одржува над 100. Слично на тоа, 3D NAND флеш меморијата бара и повисоки вредности на односот за натрупување на 256 или повеќе слоеви на редење ќелии. Дури и ако се исполнети условите потребни за други процеси, потребните производи не можат да се произведат акопроцес на офортне е на ниво на стандард. Ова е причината зошто технологијата на офорт станува сè поважна.
2. Преглед на плазма офорт
Слика 2. Одредување на гас од извор на плазма според типот на филмот
Кога се користи шуплива цевка, колку е потесен дијаметарот на цевката, толку полесно влегува течноста, што е таканаречениот капиларен феномен. Меѓутоа, ако треба да се дупчи дупка (затворен крај) во изложената област, внесувањето на течноста станува доста тешко. Затоа, бидејќи критичната големина на колото беше 3um до 5um во средината на 1970-тите, сувоофортпостепено го замени влажното офорт како мејнстрим. Односно, иако е јонизирано, полесно е да се навлезе во длабоки дупки бидејќи волуменот на една молекула е помал од оној на молекулата на органски полимерен раствор.
За време на плазма офорт, внатрешноста на комората за обработка што се користи за офорт треба да се прилагоди во вакуумска состојба пред да се инјектира гасот од изворот на плазма соодветен за соодветниот слој. При гравирање на цврсти оксидни филмови, треба да се користат посилни изворни гасови базирани на јаглерод флуорид. За релативно слаби силиконски или метални фолии, треба да се користат гасови од извор на плазма базирани на хлор.
Значи, како треба да се гравираат слојот на портата и основниот изолационен слој од силициум диоксид (SiO2)?
Прво, за слојот на портата, силиконот треба да се отстрани со помош на плазма базирана на хлор (силициум + хлор) со полисилициумска селективност на офорт. За долниот изолационен слој, филмот од силициум диоксид треба да се гравира во два чекори со користење на плазма извор на база на јаглерод флуорид (силициум диоксид + јаглерод тетрафлуорид) со посилна селективност и ефективност на офорт.
3. Процес на реактивно јонско гравирање (RIE или физичко-хемиско офорт).
Слика 3. Предности на реактивното јонско офортување (анизотропија и висока стапка на офорт)
Плазмата содржи и изотропни слободни радикали и анизотропни катјони, па како таа врши анизотропно офорт?
Сувото офортирање со плазма главно се изведува со реактивно јонско офортување (RIE, Реактивно јонско гравирање) или апликации базирани на овој метод. Сржта на методот RIE е да ја ослабне силата на врзување помеѓу целните молекули во филмот со напад на областа на офорт со анизотропни катјони. Ослабената област се апсорбира од слободните радикали, во комбинација со честичките кои го сочинуваат слојот, се претвора во гас (испарливо соединение) и се ослободува.
Иако слободните радикали имаат изотропни карактеристики, молекулите што ја сочинуваат долната површина (чија врзувачка сила е ослабена од нападот на катјоните) полесно се заробуваат од слободните радикали и се претвораат во нови соединенија отколку страничните ѕидови со силна врзувачка сила. Затоа, надолното офорт станува мејнстрим. Заробените честички стануваат гас со слободни радикали, кои се десорбираат и се ослободуваат од површината под дејство на вакуум.
Во тоа време, катјоните добиени со физичко дејство и слободните радикали добиени со хемиско дејство се комбинираат за физичко и хемиско офорт, а брзината на офорт (Etch Rate, степенот на офорт во одреден временски период) се зголемува за 10 пати. во споредба со случајот со катјонско офорт или само офорт со слободни радикали. Овој метод не само што може да ја зголеми стапката на офорт на анизотропното надолно офорт, туку и да го реши проблемот со остатоците од полимер по офорт. Овој метод се нарекува реактивно јонско гравирање (RIE). Клучот за успехот на RIE офорт е да се најде извор на плазма гас погоден за офорт на филмот. Забелешка: Плазма офорт е RIE офорт, и двете може да се сметаат за ист концепт.
4. Etch Rate и Core Performance Index
Слика 4. Основен индекс на изведба на офорт поврзан со стапката на офорт
Стапката на гравирање се однесува на длабочината на филмот што се очекува да се достигне за една минута. Значи, што значи тоа дека стапката на офорт варира од дел до дел на една обланда?
Ова значи дека длабочината на офорт варира од дел до дел на нафората. Поради оваа причина, многу е важно да се постави крајната точка (EOP) каде што офорт треба да престане со разгледување на просечната стапка на офорт и длабочината на офорт. Дури и ако EOP е поставен, сè уште има некои области каде што длабочината на офорт е подлабока (прекумерно гравирана) или поплитка (недоцртана) од првично планираното. Сепак, недоволното офорт предизвикува поголема штета отколку прекумерното офортување за време на офорт. Бидејќи во случај на недоволно гравирање, недоволно гравираниот дел ќе ги попречи следните процеси како што е имплантација на јони.
Во меѓувреме, селективноста (мерена со брзина на офорт) е клучен индикатор за перформансите на процесот на офорт. Стандардот за мерење се заснова на споредба на стапката на оградување на слојот на маската (фоторезист филм, оксиден филм, филм од силициум нитрид, итн.) и целниот слој. Ова значи дека колку е поголема селективноста, толку побрзо се гравира целниот слој. Колку е повисоко нивото на минијатуризација, толку е поголем условот за селективност за да се осигури дека фините модели можат да бидат совршено претставени. Бидејќи насоката на офорт е права, селективноста на катјонското офорт е мала, додека селективноста на радикалното офортување е висока, што ја подобрува селективноста на RIE.
5. Процес на офорт
Слика 5. Процес на офорт
Прво, нафората се става во печка за оксидација со температура одржувана помеѓу 800 и 1000℃, а потоа на површината на обландата со сув метод се формира филм од силициум диоксид (SiO2) со високи изолациски својства. Следно, процесот на таложење се внесува за да се формира силиконски слој или проводен слој на оксидниот филм со хемиско таложење на пареа (CVD)/физичко таложење на пареа (PVD). Ако се формира силиконски слој, може да се изврши процес на дифузија на нечистотии за да се зголеми спроводливоста доколку е потребно. За време на процесот на дифузија на нечистотии, често се додаваат повеќе нечистотии постојано.
Во тоа време, изолациониот слој и полисиликонскиот слој треба да се комбинираат за офорт. Прво, се користи фоторезист. Последователно, се става маска на фотоотпорниот филм и се врши влажна изложеност со потопување за да се втисне саканиот модел (невидлив со голо око) на фоторезистот филм. Кога контурите на шаблонот се откриваат со развојот, фоторезистот во фотосензитивната област се отстранува. Потоа, обландата обработена со процесот на фотолитографија се пренесува во процесот на офорт за суво офорт.
Сувото офорт главно се врши со реактивно јонско гравирање (RIE), во кое офорт се повторува главно со замена на изворниот гас погоден за секој филм. И сувото и влажното офортување имаат за цел да го зголемат соодносот (A/R вредност) на офорт. Покрај тоа, потребно е редовно чистење за да се отстрани полимерот акумулиран на дното на дупката (јазот формиран со офорт). Важно е дека сите променливи (како што се материјалите, изворниот гас, времето, формата и редоследот) треба да се прилагодат органски за да се осигура дека растворот за чистење или гасот од изворот на плазма може да тече надолу до дното на ровот. Мала промена во променливата бара повторно пресметување на други променливи и овој процес на повторна пресметка се повторува додека не ја исполни целта на секоја фаза. Неодамна, моноатомските слоеви како што се слоевите на таложење на атомски слоеви (ALD) станаа потенки и поцврсти. Затоа, технологијата на офорт се движи кон употреба на ниски температури и притисоци. Процесот на офорт има за цел да ја контролира критичната димензија (CD) за да произведе фини обрасци и да се осигура дека проблемите предизвикани од процесот на офорт се избегнуваат, особено недоволното офортување и проблемите поврзани со отстранувањето на остатоците. Горенаведените две статии за офорт имаат за цел да им овозможат на читателите да ја разберат целта на процесот на офорт, пречките за постигнување на горенаведените цели и индикаторите за изведба што се користат за надминување на таквите пречки.
Време на објавување: 10-ти септември 2024 година