Gdhendja e hershme e lagësht nxiti zhvillimin e proceseve të pastrimit ose hirit. Sot, gravurja e thatë duke përdorur plazmën është bërë e zakonshmeprocesi i gravurës. Plazma përbëhet nga elektrone, katione dhe radikale. Energjia e aplikuar në plazmë bën që elektronet më të jashtme të gazit burim në një gjendje neutrale të hiqen, duke i kthyer kështu këto elektrone në katione.
Përveç kësaj, atomet e papërsosura në molekula mund të hiqen duke aplikuar energji për të formuar radikale elektrikisht neutrale. Etching thatë përdor katione dhe radikale që përbëjnë plazmën, ku kationet janë anizotropike (të përshtatshme për gravurë në një drejtim të caktuar) dhe radikalët janë izotropikë (të përshtatshëm për gravurë në të gjitha drejtimet). Numri i radikalëve është shumë më i madh se numri i kationeve. Në këtë rast, gravurja e thatë duhet të jetë izotropike si ajo e lagësht.
Megjithatë, është gravurja anizotropike e gravurës së thatë që bën të mundur qarqet ultra-miniaturë. Cila është arsyeja për këtë? Për më tepër, shpejtësia e gravimit të kationeve dhe radikalëve është shumë e ngadaltë. Pra, si mund t'i zbatojmë metodat e gravurës së plazmës në prodhimin masiv përballë kësaj mangësie?
1. Raporti i pamjes (A/R)
Figura 1. Koncepti i raportit të pamjes dhe ndikimi i progresit teknologjik në të
Raporti i aspektit është raporti i gjerësisë horizontale me lartësinë vertikale (dmth., lartësia e ndarë me gjerësinë). Sa më i vogël të jetë dimensioni kritik (CD) i qarkut, aq më i madh është vlera e raportit të pamjes. Kjo do të thotë, duke supozuar një vlerë të raportit të pamjes prej 10 dhe një gjerësi prej 10 nm, lartësia e vrimës së shpuar gjatë procesit të gdhendjes duhet të jetë 100 nm. Prandaj, për produktet e gjeneratës së ardhshme që kërkojnë ultra-miniaturë (2D) ose densitet të lartë (3D), nevojiten vlera jashtëzakonisht të larta të raportit të pamjes për të siguruar që kationet të mund të depërtojnë në filmin e poshtëm gjatë gdhendjes.
Për të arritur teknologjinë ultra-miniaturë me një dimension kritik prej më pak se 10 nm në produktet 2D, vlera e raportit të aspektit të kondensatorit të memories dinamike me akses të rastësishëm (DRAM) duhet të mbahet mbi 100. Në mënyrë të ngjashme, memoria flash 3D NAND kërkon gjithashtu vlera më të larta të raportit të pamjes për të grumbulluar 256 shtresa ose më shumë shtresa të grumbullimit të qelizave. Edhe nëse plotësohen kushtet e kërkuara për procese të tjera, produktet e kërkuara nuk mund të prodhohen nëseprocesi i gravurësnuk është në përputhje me standardet. Kjo është arsyeja pse teknologjia e gravurës po bëhet gjithnjë e më e rëndësishme.
2. Pasqyrë e gravurë plazmatike
Figura 2. Përcaktimi i gazit të burimit plazmatik sipas llojit të filmit
Kur përdoret një tub i zbrazët, sa më i ngushtë të jetë diametri i tubit, aq më lehtë është për të hyrë lëngu, i cili është i ashtuquajturi fenomen kapilar. Megjithatë, nëse do të hapet një vrimë (fundi i mbyllur) në zonën e ekspozuar, futja e lëngut bëhet mjaft e vështirë. Prandaj, meqenëse madhësia kritike e qarkut ishte 3um deri në 5um në mesin e viteve 1970, e thatëgravurëka zëvendësuar gradualisht gravurë të lagësht si rrjedhë kryesore. Kjo do të thotë, edhe pse e jonizuar, është më e lehtë të depërtosh në vrima të thella sepse vëllimi i një molekule të vetme është më i vogël se ai i një molekule të tretësirës organike të polimerit.
Gjatë gravimit të plazmës, pjesa e brendshme e dhomës së përpunimit të përdorur për gravurë duhet të rregullohet në një gjendje vakum përpara se të injektohet gazi i burimit plazmatik të përshtatshëm për shtresën përkatëse. Gjatë gdhendjes së filmave të oksidit të ngurtë, duhet të përdoren gazra burimorë më të fortë me bazë fluori karboni. Për filmat relativisht të dobët të silikonit ose metalit, duhet të përdoren gazrat e burimit të plazmës me bazë klori.
Pra, si duhet të gërmohet shtresa e portës dhe shtresa izoluese e dioksidit të silikonit (SiO2)?
Së pari, për shtresën e portës, silikoni duhet të hiqet duke përdorur një plazmë me bazë klori (silikon + klor) me selektivitet të gravimit të polisilikonit. Për shtresën e poshtme izoluese, filmi i dioksidit të silikonit duhet të gdhendet në dy hapa duke përdorur një gaz burim plazmatik me bazë fluori karboni (dioksid silikoni + tetrafluorid karboni) me selektivitet dhe efektivitet më të fortë gravurë.
3. Procesi i gravimit të joneve reaktive (RIE ose gravurë fiziko-kimike).
Figura 3. Përparësitë e gravimit të joneve reaktive (anizotropia dhe shpejtësia e lartë e gravimit)
Plazma përmban si radikale të lira izotropike ashtu edhe katione anizotropike, kështu që si e kryen gravimin anizotropik?
Gravimi i thatë i plazmës kryhet kryesisht me gravurë jonike reaktive (RIE, Reactive Ion Etching) ose aplikime të bazuara në këtë metodë. Thelbi i metodës RIE është të dobësojë forcën lidhëse midis molekulave të synuara në film duke sulmuar zonën e gravimit me katione anizotropike. Zona e dobësuar absorbohet nga radikalet e lira, e kombinuar me grimcat që përbëjnë shtresën, shndërrohet në gaz (një përbërës i paqëndrueshëm) dhe lirohet.
Megjithëse radikalet e lira kanë karakteristika izotropike, molekulat që përbëjnë sipërfaqen e poshtme (forca lidhëse e të cilave dobësohet nga sulmi i kationeve) kapen më lehtë nga radikalët e lirë dhe shndërrohen në përbërje të reja sesa muret anësore me forcë të fortë lidhëse. Prandaj, gravurja në rënie bëhet rryma kryesore. Grimcat e kapura bëhen gaz me radikale të lira, të cilat desorbohen dhe çlirohen nga sipërfaqja nën veprimin e vakumit.
Në këtë kohë, kationet e fituara nga veprimi fizik dhe radikalet e lira të përftuara nga veprimi kimik kombinohen për gravurë fizike dhe kimike, dhe shkalla e gravurës (Etch Rate, shkalla e gravimit në një periudhë të caktuar kohore) rritet me 10 herë. krahasuar me rastin e gravurës kationike ose vetëm me gravimin me radikal të lirë. Kjo metodë jo vetëm që mund të rrisë shkallën e gravurës së gravurës anizotropike në rënie, por edhe të zgjidhë problemin e mbetjeve të polimerit pas gdhendjes. Kjo metodë quhet gravimi i joneve reaktive (RIE). Çelësi i suksesit të gravurës RIE është gjetja e një gazi të burimit plazmatik të përshtatshëm për gravimin e filmit. Shënim: Etching plazma është gravurë RIE, dhe të dy mund të konsiderohen si i njëjti koncept.
4. Norma e gravimit dhe indeksi i performancës bazë
Figura 4. Indeksi i Performancës së Etch-it në lidhje me Normën e Etch
Norma e gravimit i referohet thellësisë së filmit që pritet të arrihet në një minutë. Pra, çfarë do të thotë që shkalla e gravimit ndryshon nga pjesa në pjesë në një vaferë të vetme?
Kjo do të thotë që thellësia e gravurës ndryshon nga pjesa në pjesë në vafer. Për këtë arsye, është shumë e rëndësishme të vendosni pikën përfundimtare (EOP) ku duhet të ndalet gravimi duke marrë parasysh shkallën mesatare të gravimit dhe thellësinë e gravimit. Edhe nëse EOP është vendosur, ka ende disa zona ku thellësia e gravurës është më e thellë (e mbigdhendur) ose më e cekët (nën-gdhendur) sesa ishte planifikuar fillimisht. Megjithatë, nën gravurë shkakton më shumë dëme sesa gravurë të tepërt gjatë gravurë. Sepse në rastin e nën-etching, pjesa e nën-gdhendur do të pengojë proceset e mëvonshme si implantimi i joneve.
Ndërkohë, selektiviteti (i matur me shpejtësinë e gravurës) është një tregues kyç i performancës së procesit të gravurës. Standardi i matjes bazohet në krahasimin e shkallës së gravimit të shtresës së maskës (filmi fotorezist, filmi oksid, filmi i nitridit të silikonit, etj.) dhe shtresës së synuar. Kjo do të thotë që sa më i lartë të jetë selektiviteti, aq më shpejt shtresa e synuar gërmohet. Sa më i lartë të jetë niveli i miniaturizimit, aq më i lartë është kërkesa e selektivitetit për të siguruar që modelet e shkëlqyera të mund të paraqiten në mënyrë të përsosur. Meqenëse drejtimi i gravurës është i drejtë, selektiviteti i gravurës kationike është i ulët, ndërsa selektiviteti i gravurës radikale është i lartë, gjë që përmirëson selektivitetin e RIE.
5. Procesi i gravurës
Figura 5. Procesi i gravurës
Së pari, vaferi vendoset në një furrë oksidimi me një temperaturë të mbajtur midis 800 dhe 1000℃ dhe më pas në sipërfaqen e vaferës formohet një film me dioksid silikoni (SiO2) me veti të larta izolimi me metodë të thatë. Më pas, procesi i depozitimit futet për të formuar një shtresë silikoni ose një shtresë përçuese në filmin oksid nga depozitimi kimik i avullit (CVD) / depozitimi fizik i avullit (PVD). Nëse formohet një shtresë silikoni, mund të kryhet një proces i difuzionit të papastërtive për të rritur përçueshmërinë nëse është e nevojshme. Gjatë procesit të përhapjes së papastërtive, papastërtitë e shumta shpesh shtohen në mënyrë të përsëritur.
Në këtë kohë, shtresa izoluese dhe shtresa e polisilikonit duhet të kombinohen për gravurë. Së pari, përdoret një fotorezist. Më pas, një maskë vendoset në filmin fotorezist dhe ekspozimi i lagësht kryhet me zhytje për të ngulitur modelin e dëshiruar (të padukshëm me sy të lirë) në filmin fotorezist. Kur skica e modelit zbulohet nga zhvillimi, fotorezisti në zonën fotosensitive hiqet. Më pas, vafera e përpunuar nga procesi i fotolitografisë transferohet në procesin e gravurës për gravurë të thatë.
Gravimi i thatë kryhet kryesisht me gravurë jonike reaktive (RIE), në të cilën gravurja përsëritet kryesisht duke zëvendësuar gazin burimor të përshtatshëm për çdo film. Si gravurja e thatë ashtu edhe ajo e lagësht synojnë të rrisin raportin e pamjes (vlera A/R) e gravurës. Përveç kësaj, kërkohet pastrim i rregullt për të hequr polimerin e akumuluar në fund të vrimës (hendeku i formuar nga gravimi). Pika e rëndësishme është që të gjitha variablat (si materialet, gazi burimor, koha, forma dhe sekuenca) duhet të rregullohen në mënyrë organike për të siguruar që solucioni i pastrimit ose gazi i burimit të plazmës mund të rrjedhë poshtë në fund të kanalit. Një ndryshim i vogël në një variabël kërkon rillogaritjen e variablave të tjerë dhe ky proces rillogaritjeje përsëritet derisa të përmbushë qëllimin e çdo faze. Kohët e fundit, shtresat monoatomike si shtresat e depozitimit të shtresës atomike (ALD) janë bërë më të holla dhe më të forta. Prandaj, teknologjia e gravurës po shkon drejt përdorimit të temperaturave dhe presioneve të ulëta. Procesi i gdhendjes synon të kontrollojë dimensionin kritik (CD) për të prodhuar modele të shkëlqyera dhe për të siguruar që problemet e shkaktuara nga procesi i gravimit të shmangen, veçanërisht nën-gravimi dhe problemet që lidhen me heqjen e mbetjeve. Dy artikujt e mësipërm mbi gravurë synojnë t'u japin lexuesve një kuptim të qëllimit të procesit të gravurës, pengesave për arritjen e qëllimeve të mësipërme dhe treguesve të performancës që përdoren për të kapërcyer pengesa të tilla.
Koha e postimit: Shtator-10-2024