د سیمی کنډکټر نمونې کولو پروسې جریان - نقاشي

ابتدايي لوند ایچنګ د پاکولو یا ایش کولو پروسې پراختیا ته وده ورکړه. نن ورځ، د پلازما په کارولو سره وچه ایچنګ اصلي جریان ګرځیدلید نقاشۍ پروسه. پلازما د الکترونونو، کیشنونو او رادیکالونو څخه جوړه ده. هغه انرژي چې په پلازما کې کارول کیږي د دې لامل کیږي چې د سرچینې ګاز بهرنۍ الکترونونه په غیر جانبدار حالت کې له مینځه ویسي او په دې توګه دا الکترونونه په کیشنونو بدلوي.

برسېره پردې، په مالیکولونو کې نامناسب اتومونه د بریښنا په کارولو سره د بریښنایی غیر جانبدار رادیکالونو جوړولو لپاره له مینځه وړل کیدی شي. وچ اینچنګ کیشنونه او راډیکالونه کاروي کوم چې پلازما جوړوي ، چیرې چې کیشنونه انیسوټروپیک دي (په یو ځانګړي لوري کې د کیچ کولو لپاره مناسب) او رادیکالونه اسوټروپیک دي (په ټولو لارښوونو کې د اینچ کولو لپاره مناسب). د رادیکالونو شمیر د کیشنونو شمیر څخه خورا ډیر دی. په دې حالت کې، وچ اینچنګ باید د لوند ایچنګ په څیر isotropic وي.

په هرصورت، دا د وچو اینچنګ انیسوټروپک اینچنګ دی چې د الټرا - کوچني سرکیټونو امکان رامینځته کوي. د دې لامل څه دی؟ برسېره پردې، د کیشنونو او رادیکالونو د مینځلو سرعت خورا ورو دی. نو موږ څنګه کولی شو د دې نیمګړتیا په مخ کې د ډله ایز تولید لپاره د پلازما ایچنګ میتودونه پلي کړو؟

 

 

1. د اړخ نسبت (A/R)

 

شکل 1. د اړخ تناسب مفهوم او د ټیکنالوژیک پرمختګ اغیزې

 

د اړخ نسبت د افقی پلنوالی او عمودی لوړوالی نسبت دی (د بیلګې په توګه، لوړوالی د عرض په واسطه ویشل شوی). هرڅومره چې د سرکټ مهم اړخ (CD) کوچنی وي ، د اړخ تناسب ارزښت خورا لوی وي. دا، د 10 د اړخ تناسب ارزښت او د 10nm پلنوالی په نظر کې نیولو سره، د سوري لوړوالی باید د اینچنګ پروسې په جریان کې 100nm وي. له همدې امله، د راتلونکي نسل محصولاتو لپاره چې الټرا-مینیټوریزیشن (2D) یا لوړ کثافت (3D) ته اړتیا لري، خورا لوړ د اړخ تناسب ارزښتونو ته اړتیا لري ترڅو ډاډ ترلاسه شي چې کیشنونه کولی شي د اینچ کولو پرمهال لاندې فلم ته ننوځي.

 

د 2D محصولاتو کې د 10nm څخه کم مهم ابعاد سره د الټرا-مینیټورائزیشن ټیکنالوژۍ ترلاسه کولو لپاره ، د متحرک تصادفي لاسرسي حافظې (DRAM) د کپاسیټر اړخ تناسب ارزښت باید له 100 څخه پورته وساتل شي. په ورته ډول د 3D NAND فلش حافظه هم د لوړ اړخ تناسب ارزښتونو ته اړتیا لري د 256 یا ډیرو حجرو سټکینګ پرتونو ذخیره کولو لپاره. حتی که د نورو پروسو لپاره اړین شرایط پوره شي، اړین محصولات نشي تولید کیدی که چیرېد نقاشۍ پروسهمعیاري نه دی. له همدې امله د نقاشۍ ټیکنالوژي ورځ تر بلې مهم کیږي.

 

 

2. د پلازما اینچنګ عمومي کتنه

 

شکل 2. د فلم ډول سره سم د پلازما د ګاز سرچینې معلومول

 

کله چې یو خالي پایپ کارول کیږي، د پایپ قطر کم وي، د مایع لپاره د ننوتلو لپاره اسانه وي، کوم چې د کیپیلري پدیده په نوم یادیږي. په هرصورت، که چیرې یو سوری (تړل شوی پای) په ښکاره شوي ساحه کې ډرل شي، د مایع داخل کول خورا ستونزمن کیږي. له همدې امله، د 1970 لسیزې په مینځ کې د سرکټ مهم اندازه له 3um څخه تر 5um پورې وه، وچنقاشيپه تدریجي ډول د لوند نقاشي د اصلي جریان په توګه ځای په ځای کړي. دا، که څه هم ionized، دا اسانه ده چې ژور سوري ته ننوځي ځکه چې د یو واحد مالیکول حجم د عضوي پولیمر محلول مالیکول څخه کوچنی دی.

د پلازما اینچنګ په جریان کې، د پروسس کولو چیمبر داخلي برخه باید د ویکیوم حالت سره سمون ومومي مخکې له دې چې د پلازما سرچینې ګاز د اړونده پرت لپاره مناسب وي. کله چې د جامد اکسایډ فلمونو اینچ کول، د کاربن فلورایډ پر بنسټ پیاوړي سرچینې ګازونه باید وکارول شي. د نسبتا ضعیف سیلیکون یا فلزي فلمونو لپاره، د کلورین پر بنسټ پلازما سرچینې ګازونه باید وکارول شي.

نو، د دروازې طبقه او د سیلیکون ډای اکسایډ (SiO2) انسولینګ طبقه باید څنګه ایچ شي؟

لومړی، د دروازې پرت لپاره، سیلیکون باید د کلورین پر بنسټ پلازما (سیلیکون + کلورین) په کارولو سره د پولیسیلیکون ایچنګ انتخاب سره لرې شي. د لاندني موصلي پرت لپاره، د سیلیکون ډای اکسایډ فلم باید په دوه مرحلو کې د کاربن فلورایډ پر بنسټ پلازما سرچینې ګاز (سیلیکون ډای اکسایډ + کاربن ټیټرافلوورایډ) په کارولو سره د قوي نخشې انتخاب او مؤثریت سره نقش شي.

 

 

3. د عکس العمل ایون ایچینګ (RIE یا فزیکو کیمیکل اینچنګ) پروسه

 

شکل 3. د عکس العمل ایون ایچینګ ګټې

 

پلازما دواړه isotropic free radicals او anisotropic cations لري، نو دا څنګه anisotropic etcing ترسره کوي؟

د پلازما وچ اینچنګ په عمده ډول د عکس العمل ایون ایچنګ (RIE, Reactive Ion Etching) یا د دې میتود پراساس غوښتنلیکونو لخوا ترسره کیږي. د RIE میتود اصلي برخه دا ده چې په فلم کې د هدف مالیکولونو تر مینځ د پابند ځواک ضعیف کړي د انیسوټروپیک کیشنونو سره د ایچنګ ساحې باندې برید کولو سره. ضعیفه ساحه د وړیا رادیکالونو لخوا جذب کیږي، د هغو ذراتو سره یوځای کیږي چې پرت جوړوي، په ګاز (یو بې ثباته مرکب) بدلیږي او خوشې کیږي.

که څه هم آزاد رادیکالونه د اسوټروپک ځانګړتیاوې لري، مالیکولونه چې لاندې سطحه جوړوي (د کوم چې د پابند کولو ځواک د کیشنونو په برید کې ضعیف شوی) په اسانۍ سره د آزاد رادیکالونو لخوا نیول کیږي او د قوي پابند ځواک سره د غاړې دیوالونو په پرتله په نویو مرکباتو بدلیږي. له همدې امله، ښکته ایچنګ اصلي جریان کیږي. نیول شوي ذرات د وړیا رادیکالونو سره په ګاز بدلیږي ، کوم چې د خلا د عمل لاندې له سطحې څخه جذب او خوشې کیږي.

 

په دې وخت کې، د فزیکي عمل په واسطه ترلاسه شوي کیشنونه او د کیمیاوي عمل په واسطه ترلاسه شوي وړیا رادیکالونه د فزیکي او کیمیاوي نقاشۍ لپاره یوځای کیږي، او د ایچ کولو کچه (د Etch کچه، په یوه ټاکلې موده کې د ایچینګ درجه) 10 ځله لوړیږي. یوازې د کیشنیک ایچینګ یا وړیا رادیکال اینچنګ قضیې سره پرتله کیږي. دا طریقه نه یوازې د انیسوټروپیک ښکته ایچنګ د اینچنګ کچه لوړه کولی شي ، بلکه د ایچ کولو وروسته د پولیمر پاتې شونو ستونزه هم حل کولی شي. دا طریقه د عکس العمل ایون ایچینګ (RIE) په نوم یادیږي. د RIE د اینچنګ بریالیتوب کلیدي د فلم د اینچ کولو لپاره مناسب پلازما سرچینې ګاز موندل دي. یادونه: د پلازما ایچنګ RIE ایچنګ دی، او دواړه د ورته مفهوم په توګه ګڼل کیدی شي.

 

 

4. د Etch نرخ او د اصلي فعالیت شاخص

 

شکل 4. د Etch نرخ پورې اړوند د اصلي Etch فعالیت شاخص

 

د Etch نرخ د فلم ژوروالي ته اشاره کوي چې تمه کیږي په یوه دقیقه کې ورسیږي. نو دا څه معنی لري چې د ایچ نرخ په یو واحد ویفر کې له یوې برخې څخه بلې برخې ته توپیر لري؟

دا پدې مانا ده چې د ویفر ژوروالی له یوې برخې څخه بلې برخې ته توپیر لري. د دې دلیل لپاره، دا خورا مهم دی چې د پای ټکی (EOP) وټاکئ چیرې چې د اینچ کولو اوسط نرخ او د اینچ ژوروالی په پام کې نیولو سره باید ودرول شي. حتی که چیرې EOP ترتیب شوی وي، بیا هم ځینې سیمې شتون لري چیرې چې د ایچ ژوروالی د اصلي پلان په پرتله ډیر ژور (ډیر اتچ شوی) یا ټیټ (د الندې ایچ شوی) دی. په هرصورت، د نقاشۍ په وخت کې د خټکي کولو په پرتله د خټکي لاندې ډیر زیان رسوي. ځکه چې د الندې ایچ کولو په حالت کې، لاندې ایچ شوې برخه به د راتلونکو پروسو لکه د آیون امپلانټیشن مخه ونیسي.

په عین حال کې، انتخاب (د ایچ نرخ لخوا اندازه کیږي) د ایچ کولو پروسې کلیدي فعالیت شاخص دی. د اندازه کولو معیار د ماسک پرت (فوټوریزیسټ فلم، آکسایډ فلم، سیلیکون نایټرایډ فلم، او نور) او د هدف پرت د ایچ نرخ پرتله کولو پراساس دی. دا پدې مانا ده چې انتخاب څومره لوړ وي، د هدف طبقه ګړندۍ کیږي. څومره چې د کوچني کولو کچه لوړه وي، د انتخاب کولو اړتیا لوړه وي ترڅو ډاډ ترلاسه شي چې ښې نمونې په سمه توګه وړاندې کیدی شي. څرنګه چې د اینچنګ سمت مستقیم دی، د کیشنیک ایچنګ انتخاب ټیټ دی، پداسې حال کې چې د ریډیکل ایچینګ انتخاب لوړ دی، چې د RIE انتخاب ښه کوي.

 

 

5. د نقاشۍ پروسه

 

شکل 5. د نقاشۍ پروسه

 

لومړی، ویفر د اکسیډیشن فرنس کې کیښودل کیږي چې د تودوخې درجه یې د 800 او 1000 ℃ ترمنځ ساتل کیږي، او بیا د سیلیکون ډای اکسایډ (SiO2) فلم د لوړ موصلیت ځانګړتیاو سره د وچې طریقې په واسطه د ویفر په سطحه جوړیږي. بیا د ذخیره کولو پروسه داخلیږي ترڅو د سیلیکون پرت یا د اکساید فلم باندې د کیمیاوي بخار جمع کولو (CVD)/فزیکي بخار جمع (PVD) لخوا د سیلیکون پرت جوړ کړي. که د سیلیکون طبقه جوړه شي، د ناپاکۍ د خپریدو پروسه ترسره کیدی شي ترڅو د اړتیا په صورت کې چالکتیا زیاته کړي. د ناپاکۍ د خپریدو پروسې په جریان کې، ډیری نجاستونه په مکرر ډول اضافه کیږي.

په دې وخت کې، د انسول کولو طبقه او د پولیسیلیکون طبقه باید د اینچنګ لپاره یوځای شي. لومړی، یو photoresist کارول کیږي. وروسته، یو ماسک د فوتوریزیسټ فلم کې ایښودل کیږي او لوند افشا کول د ډوبیدو په واسطه ترسره کیږي ترڅو په فوتوریزیسټ فلم کې مطلوب نمونه (د لوګي سترګو ته نه لیدل کیږي) نښه کړي. کله چې د نمونې خاکه د پراختیا په واسطه ښکاره شي، د فوتو حساس ساحه کې فوتوریزیسټ لرې کیږي. بیا، د فوتوګرافي پروسې لخوا پروسس شوي ویفر د وچې ایچنګ لپاره د اینچنګ پروسې ته لیږدول کیږي.

وچه ایچنګ په عمده توګه د عکس العمل ایون ایچنګ (RIE) پواسطه ترسره کیږي ، په کوم کې چې نقاشي په عمده توګه د هر فلم لپاره مناسب سرچینې ګاز ځای په ځای کولو سره تکرار کیږي. دواړه وچ اینچنګ او لوند اینچنګ موخه لري چې د اینچنګ د اړخ تناسب (A/R ارزښت) زیات کړي. برسېره پردې، منظم پاکول اړین دي ترڅو د سوري په ښکته کې راټول شوي پولیمر لرې کړي (هغه تشه چې د ایچ کولو لخوا رامینځته شوې). مهم ټکی دا دی چې ټول متغیرات (لکه مواد، د ګاز سرچینه، وخت، فورمه او ترتیب) باید په عضوي توګه تنظیم شي ترڅو ډاډ ترلاسه شي چې د پاکولو محلول یا د پلازما سرچینې ګاز د خندق لاندې ته تیریږي. په یو متغیر کې لږ بدلون د نورو متغیرونو بیا حساب ته اړتیا لري، او دا د بیا حساب کولو پروسه تر هغه وخته پورې تکرار کیږي چې دا د هرې مرحلې هدف پوره کړي. په دې وروستیو کې، monoatomic پرتونه لکه د اټومي پرت زیرمه (ALD) پرتونه پتلي او سخت شوي دي. له همدې امله، د اینچنګ ټیکنالوژي د ټیټ تودوخې او فشارونو کارولو په لور حرکت کوي. د نقاشۍ پروسې موخه دا ده چې مهم ابعاد (CD) کنټرول کړي ترڅو ښه نمونې تولید کړي او ډاډ ترلاسه کړي چې د ایچینګ پروسې له امله رامینځته شوي ستونزې مخنیوی کیږي ، په ځانګړي توګه د انترنګ لاندې او د پاتې شونو لرې کولو پورې اړوند ستونزې. د اینچنګ په اړه پورتنۍ دوه مقالې لوستونکو ته د اینچنګ پروسې هدف ، د پورتنیو اهدافو ترلاسه کولو په وړاندې خنډونو او د دې ډول خنډونو د لرې کولو لپاره د فعالیت شاخصونو پوهه چمتو کول دي.