سيمي ڪنڊڪٽر نمونن جي عمل جي وهڪري جي نقاشي

شروعاتي گلي ايچنگ صفائي يا ايشنگ جي عمل جي ترقي کي وڌايو. اڄ، پلازما استعمال ڪندي خشڪ ايچنگ مکيه وهڪرو بڻجي چڪو آهيڇڪڻ جو عمل. پلازما اليڪٽران، ڪيشن ۽ ريڊيڪل تي مشتمل آهي. پلازما تي لاڳو ڪيل توانائي سبب گئس جي ٻاهرئين اليڪٽرانن کي غير جانبدار رياست ۾ بند ڪري ڇڏيندي آهي، ان ڪري اهي اليڪٽران ڪيشن ۾ تبديل ٿي ويندا آهن.

ان کان علاوه، ماليڪيولن ۾ نامڪمل ايٽم کي توانائي لاڳو ڪرڻ سان برقي طور تي غير جانبدار ريڊيڪل ٺاهڻ لاءِ ختم ڪري سگهجي ٿو. خشڪ ايچنگ ۾ ڪيشن ۽ ريڊيڪل استعمال ٿيندا آهن جيڪي پلازما ٺاهيندا آهن، جتي ڪيشنون اينسوٽروپيڪ هونديون آهن (هڪ خاص طرفن ۾ ايچنگ لاءِ موزون) ۽ ريڊيڪل آئسوٽروپک هوندا آهن (سڀني طرفن ۾ ايچنگ لاءِ موزون). ريڊيڪل جو تعداد ڪيشنن جي تعداد کان تمام گھڻو آھي. انهي حالت ۾، خشڪ ايچنگ کي ويٽ ايچنگ وانگر آئوٽروپڪ هجڻ گهرجي.

بهرحال، اها خشڪ نقاشي جي انسائيوٽروپڪ ايچنگ آهي جيڪا الٽرا مينيچرائزڊ سرڪٽ کي ممڪن بڻائي ٿي. ان جو سبب ڇا آهي؟ ان کان علاوه، ڪيشنز ۽ ريڊيڪلز جي ايچنگ جي رفتار تمام سست آهي. تنهن ڪري اسان هن گهٽتائي جي منهن ۾ وڏي پئماني تي پيداوار لاء پلازما ايچنگ طريقن کي ڪيئن لاڳو ڪري سگهون ٿا؟

 

1. اسپيڪٽ ريشو (A/R)

 

شڪل 1. پہلو تناسب جو تصور ۽ ان تي ٽيڪنالاجي ترقي جو اثر

 

Aspect Ratio افقي ويڪر ۽ عمودي اونچائي جو تناسب آهي (يعني، اوچائي ورهايل ويڪر). سرڪٽ جي نازڪ طول و عرض (سي ڊي) جيتري ننڍي هوندي، اوترو ئي وڏو پاسو تناسب قدر. يعني 10 جي اسپيڪٽ ريشو قدر ۽ 10nm جي ويڪر کي فرض ڪندي، نچڻ واري عمل دوران سوراخ ڪيل سوراخ جي اوچائي 100nm هجڻ گهرجي. تنهن ڪري، ايندڙ نسل جي پروڊڪٽس لاءِ جن لاءِ الٽرا مينيچرائيزيشن (2D) يا اعليٰ کثافت (3D) جي ضرورت هوندي آهي، انتهائي اعليٰ اسپيڪٽ ريشو قدرن جي ضرورت هوندي آهي ته جيئن پڪ ڪرڻ لاءِ ڪيشنون اينچنگ دوران هيٺئين فلم ۾ داخل ٿي سگهن.

 

2D پراڊڪٽس ۾ 10nm کان گھٽ جي نازڪ طول و عرض سان الٽرا مينيچرائيزيشن ٽيڪنالاجي حاصل ڪرڻ لاءِ، متحرڪ رينڊم رسائي ميموري (DRAM) جي ڪيپيسيٽر اسپيڪٽ ريشو ويليو 100 کان مٿي رکڻ گھرجي. ساڳيءَ طرح، 3D NAND فليش ميموري کي به اعليٰ اسپيڪٽ ريشو ويلز جي ضرورت آھي. 256 تہه يا وڌيڪ سيل اسٽيڪنگ تہن کي اسٽيڪ ڪرڻ لاء. جيتوڻيڪ جيڪڏهن ٻين عملن لاءِ گهربل شرطون پوريون ڪيون وڃن، گهربل پروڊڪٽس پيدا نه ٿي ڪري سگهجنڇڪڻ جو عملمعيار تي نه آهي. اهو ئي سبب آهي ته نقاشي ٽيڪنالاجي تيزي سان اهم ٿي رهي آهي.

 

2. پلازما ايچنگ جو جائزو

 

شڪل 2. فلم جي قسم جي مطابق پلازما ماخذ گيس جو اندازو لڳائڻ

 

جڏهن هڪ سوراخ پائپ استعمال ڪيو ويندو آهي، پائپ جو قطر تنگ ڪيو ويندو آهي، اهو آسانيء سان مائع داخل ٿئي ٿو، جنهن کي ڪيپيلري رجحان سڏيو ويندو آهي. تنهن هوندي، جيڪڏهن هڪ سوراخ (بند آخر) ظاهر ٿيل علائقي ۾ سوراخ ڪيو وڃي، مائع جو ان پٽ ڪافي ڏکيو ٿي ويندو آهي. تنهن ڪري، ڇاڪاڻ ته 1970 جي وچ ڌاري سرڪٽ جي نازڪ سائيز 3um کان 5um هئي، خشڪنقاشيآهستي آهستي ويٽ ايچنگ کي مکيه وهڪرو طور تبديل ڪري ڇڏيو آهي. اهو آهي، جيتوڻيڪ ionized آهي، ان کي گهيرو سوراخ ۾ داخل ڪرڻ آسان آهي ڇو ته هڪ واحد انو جو حجم هڪ نامياتي پوليمر حل انو جي ڀيٽ ۾ ننڍو آهي.

پلازما ايچنگ جي دوران، ايچنگ لاءِ استعمال ٿيندڙ پروسيسنگ چيمبر جي اندرئين حصي کي ويڪيوم اسٽيٽ ۾ ترتيب ڏيڻ گهرجي، ان کان اڳ پلازما ماخذ گيس کي انجيڪشن لڳائڻ کان اڳ لاڳاپيل پرت لاءِ مناسب هجي. سڪل آڪسائيڊ فلمن کي ڇڪڻ وقت، مضبوط ڪاربن فلورائيڊ تي ٻڌل ماخذ گيس استعمال ڪرڻ گهرجي. نسبتا ڪمزور سلکان يا ڌاتو فلمن لاء، کلورين تي ٻڌل پلازما ماخذ گيس استعمال ڪرڻ گهرجي.

تنهن ڪري، دروازي جي پرت ۽ هيٺان سلکان ڊاءِ آڪسائيڊ (SiO2) موصلي واري پرت کي ڪيئن ٺهرايو وڃي؟

پهريون، دروازي جي پرت لاءِ، سلڪون کي ڪلورين تي ٻڌل پلازما (سلڪون + کلورين) استعمال ڪندي پولي سليڪون ايچنگ سليڪٽيٽي سان هٽايو وڃي. هيٺئين موصلي واري پرت لاءِ، سلڪون ڊاءِ آڪسائيڊ فلم کي ٻن مرحلن ۾ ڪاربان فلورائڊ تي ٻڌل پلازما ماخذ گيس (سلڪان ڊاءِ آڪسائيڊ + ڪاربان ٽيٽرافلوورائڊ) استعمال ڪندي مضبوط نقاشي جي چونڊ ۽ اثرائتو هجڻ گهرجي.

 

3. Reactive ion etching (RIE يا physicochemical etching) عمل

 

شڪل 3. رد عمل واري آئن ايچنگ جا فائدا (اينيسوٽروپي ۽ اعلي ايڇنگ جي شرح)

 

پلازما ۾ آئسوٽروپيڪ فري ريڊيڪلز ۽ اينيسوٽروپيڪ ڪيشنز ٻنهي تي مشتمل آهي، پوءِ اهو ڪيئن ڪري ٿو انيسوٽروپڪ ايچنگ؟

پلازما خشڪ ايچنگ خاص طور تي رد عمل واري آئن ايچنگ (RIE، Reactive Ion Etching) يا هن طريقي جي بنياد تي ايپليڪيشنن ذريعي ڪئي ويندي آهي. RIE طريقي جو بنيادي مقصد فلم ۾ ٽارگيٽ ماليڪيولن جي وچ ۾ پابند قوت کي ڪمزور ڪرڻ آهي انيسوٽروپيڪ ڪيشنز سان ايچنگ ايريا تي حملو ڪندي. ڪمزور علائقو آزاد ريڊيڪل پاران جذب ڪيو ويندو آهي، انهن ذرڙن سان گڏ، جيڪي پرت ٺاهيندا آهن، گيس ۾ تبديل ٿي ويندا آهن (هڪ غير مستحڪم مرڪب) ۽ آزاد ڪيو ويندو آهي.

جيتوڻيڪ آزاد ريڊيڪلز ۾ آئسوٽروپيڪ خاصيتون آهن، ماليڪيول جيڪي هيٺئين سطح کي ٺاهيندا آهن (جنهن جي پابند قوت ڪيشنز جي حملي سان ڪمزور ٿي ويندي آهي) وڌيڪ آساني سان آزاد ريڊيڪلز طرفان قبضو ڪيو ويندو آهي ۽ مضبوط پابند قوت سان پاسي جي ڀتين جي ڀيٽ ۾ نئين مرکبات ۾ تبديل ٿي ويندا آهن. تنهن ڪري، هيٺاهين ايچنگ مکيه وهڪرو بڻجي وڃي ٿي. پڪڙيل ذرڙا آزاد ريڊيڪلز سان گڏ گئس بڻجي ويندا آهن، جيڪي خال (خالي) جي عمل هيٺ مٿاڇري مان خارج ٿي ويندا آهن.

 

هن وقت، جسماني عمل ذريعي حاصل ڪيل ڪيشنز ۽ ڪيميائي عمل ذريعي حاصل ڪيل آزاد ريڊيڪل جسماني ۽ ڪيميائي ايچنگ لاء گڏ ڪيا ويا آهن، ۽ ايچنگ جي شرح (Etch Rate، مخصوص وقت ۾ ايچنگ جو درجو) 10 ڀيرا وڌايو ويو آهي. ان جي مقابلي ۾ صرف ڪيشنڪ ايچنگ يا فري ريڊيڪل ايچنگ جي صورت ۾. اهو طريقو نه رڳو اينيسوٽروپيڪ هيٺيون ايچنگ جي ايچنگ جي شرح کي وڌائي سگھي ٿو، پر ان کي ڇڪڻ کان پوء پوليمر جي رهائش جو مسئلو پڻ حل ڪري ٿو. هن طريقي کي رد عمل آئن ايچنگ (RIE) سڏيو ويندو آهي. آر آءِ اي ايچنگ جي ڪاميابيءَ جي ڪنجي اها آهي ته فلم کي اينچ ڪرڻ لاءِ مناسب پلازما ماخذ گيس ڳولڻ. نوٽ: پلازما ايچنگ RIE ايچنگ آهي، ۽ ٻنهي کي ساڳيو تصور سمجهي سگهجي ٿو.

 

4. Etch جي شرح ۽ بنيادي ڪارڪردگي انڊيڪس

 

شڪل 4. ايچ جي شرح سان لاڳاپيل ڪور ايچ پرفارمنس انڊيڪس

 

Etch شرح فلم جي کوٽائي ڏانهن اشارو ڪري ٿو جيڪا توقع ڪئي وئي آهي ته هڪ منٽ ۾ پهچي وڃي. پوء ان جو مطلب ڇا آهي ته ايچ جي شرح هڪ واحد ويفر تي حصو کان حصو تائين مختلف آهي؟

هن جو مطلب آهي ته ايچ جي کوٽائي ويفر تي حصو کان حصو تائين مختلف آهي. انهيءَ سبب لاءِ، اهو تمام ضروري آهي ته آخري نقطو (EOP) مقرر ڪيو وڃي، جتي ايچنگ کي بند ڪرڻ گهرجي، ايچ جي اوسط شرح ۽ ايچ ڊيپٿ تي غور ڪندي. جيتوڻيڪ EOP مقرر ڪيو ويو آهي، اڃا به ڪجهه علائقا آهن جتي ايچ ڊيپٿ اصل رٿابندي کان وڌيڪ اونهي (اوور-ٽيچ ٿيل) يا گهٽ (هيٺيون) آهي. جڏهن ته، اينچنگ دوران اوور ايچنگ جي ڀيٽ ۾ انڊر ايچنگ وڌيڪ نقصان پهچائي ٿي. ڇاڪاڻ ته انڊر-ايچنگ جي صورت ۾، هيٺيون خاڪ ٿيل حصو ايندڙ عملن جهڙوڪ آئن امپلانٽيشن کي روڪيندو.

ان کان علاوه، چونڊ (اچي جي شرح سان ماپيل) ايچنگ جي عمل جو هڪ اهم ڪارڪردگي اشارو آهي. ماپ جو معيار ماسڪ پرت جي ايچ جي شرح جي مقابلي تي ٻڌل آهي (فوٽوريٽسٽ فلم، آڪسائيڊ فلم، سلکان نائٽرائڊ فلم، وغيره) ۽ ٽارگيٽ پرت. هن جو مطلب اهو آهي ته اعلي انتخابي، تيزيء سان ٽارگيٽ پرت کي ڇڪايو ويندو آهي. ننڍي نموني جي سطح جيتري اعليٰ هوندي، اوترو ئي اعليٰ چونڊ جي گهرج ان ڳالهه کي يقيني بڻائڻ لاءِ آهي ته سٺي نموني پيش ڪري سگهجن ٿا. جيئن ته ايچنگ جو رخ سڌو آهي، ان ڪري ڪيشنڪ ايچنگ جي سليڪٽيٽي گهٽ هوندي آهي، جڏهن ته ريڊيڪل ايچنگ جي سليڪٽيٽي وڌيڪ هوندي آهي، جيڪا RIE جي سليڪشن کي بهتر بڻائي ٿي.

 

5. Etching عمل

 

شڪل 5. Etching عمل

 

پهرين، ويفر کي آڪسائيڊ فرنس ۾ رکيو ويندو آهي جنهن جو گرمي پد 800 ۽ 1000 ℃ جي وچ ۾ رکيل هوندو آهي، ۽ پوءِ سڪي طريقي سان ويفر جي مٿاڇري تي اعليٰ موصليت جي خاصيتن سان سلڪون ڊاءِ آڪسائيڊ (SiO2) فلم ٺاهي ويندي آهي. اڳيون، ذخيرو ڪرڻ واري عمل کي داخل ڪيو ويو آهي سلکان پرت يا آڪسائيڊ فلم تي هڪ conductive پرت ٺاهڻ لاء ڪيميائي وانپ جمع (CVD) / جسماني بخار جمع (PVD). جيڪڏهن هڪ سلڪون پرت ٺهيل آهي، جيڪڏهن ضروري هجي ته چالکائي کي وڌائڻ لاء هڪ نجاست ڦهلائڻ وارو عمل انجام ڏئي سگهجي ٿو. ناپاڪيءَ جي ڦهلاءَ جي عمل دوران، گھڻن نجاستن کي بار بار شامل ڪيو ويندو آھي.

هن وقت، موصلي واري پرت ۽ پولي سليڪون پرت کي ايچنگ لاءِ گڏ ڪيو وڃي. پهريون، هڪ photoresist استعمال ڪيو ويندو آهي. ان کان پوء، هڪ ماسڪ فوٽوورسٽسٽ فلم تي رکيل آهي ۽ گلي جي نمائش ڪئي ويندي آهي وسرڻ جي ذريعي گهربل نموني (ننگي اک ڏانهن پوشيده) فوٽوورسٽسٽ فلم تي. جڏهن نموني جو نقشو ترقي جي ذريعي ظاهر ڪيو ويو آهي، فوٽو حساس علائقي ۾ فوٽوسٽسٽ هٽايو ويندو آهي. ان کان پوء، ڦوٽوولوگرافي جي عمل ذريعي پروسيس ٿيل ويفر کي خشڪ ايچنگ لاء ايچنگ جي عمل ڏانهن منتقل ڪيو ويندو آهي.

خشڪ ايچنگ بنيادي طور تي رد عمل واري آئن ايچنگ (RIE) ذريعي ڪئي ويندي آهي، جنهن ۾ ايچنگ خاص طور تي هر فلم لاءِ موزون ماخذ گيس کي تبديل ڪندي بار بار ڪيو ويندو آهي. خشڪ ايچنگ ۽ ويٽ ايچنگ ٻنهي جو مقصد ايچنگ جي اسپيڪٽ ريشو (A/R ويلو) کي وڌائڻ آهي. ان کان علاوه، سوراخ جي تري ۾ جمع ٿيل پوليمر کي هٽائڻ لاء باقاعده صفائي جي ضرورت هوندي آهي (اچينگ ذريعي ٺهيل خال). اهم نقطو اهو آهي ته سڀئي متغيرات (جهڙوڪ مواد، ماخذ گيس، وقت، فارم ۽ ترتيب) کي منظم ڪيو وڃي ته جيئن صفائي جو حل يا پلازما ماخذ گيس خندق جي تري ۾ وهي سگهي. هڪ متغير ۾ معمولي تبديلي ٻين متغيرن جي ٻيهر ڳڻپ جي ضرورت آهي، ۽ اهو ٻيهر ڳڻپ جي عمل کي ورجايو ويندو آهي جيستائين اهو هر اسٽيج جي مقصد کي پورو نٿو ڪري. تازو، هڪ ائٽمي پرت جهڙوڪ ايٽمي پرت جمع (ALD) تہه پتلي ۽ سخت ٿي چڪي آهي. تنهن ڪري، ايڇنگ ٽيڪنالاجي گهٽ درجه حرارت ۽ دٻاء جي استعمال ڏانهن وڌي رهي آهي. ايچنگ جي عمل جو مقصد نازڪ طول و عرض (CD) کي ڪنٽرول ڪرڻ آهي ته جيئن ٺيڪ نموني پيدا ٿئي ۽ انهي ڳالهه کي يقيني بڻائي سگهجي ته ايچنگ جي عمل جي ڪري پيدا ٿيندڙ مسئلن کان بچي وڃي، خاص طور تي انڊر ايچنگ ۽ ريزيڊيو هٽائڻ سان لاڳاپيل مسئلا. ايچنگ تي مٿي ڏنل ٻن مضمونن جو مقصد پڙهندڙن کي ايچنگ جي عمل جي مقصد، مٿين مقصدن کي حاصل ڪرڻ ۾ رڪاوٽون، ۽ اهڙن رڪاوٽن کي دور ڪرڻ لاءِ استعمال ٿيندڙ ڪارڪردگيءَ جي اشارن جي ڄاڻ مهيا ڪرڻ آهي.