Рано мокро нагризање је подстакло развој процеса чишћења или пепела. Данас је суво гравирање помоћу плазме постало мејнстримпроцес гравирања. Плазма се састоји од електрона, катјона и радикала. Енергија примењена на плазму узрокује да се најудаљенији електрони изворног гаса у неутралном стању одвоје, чиме се ти електрони претварају у катјоне.
Поред тога, несавршени атоми у молекулима могу се уклонити применом енергије за формирање електрично неутралних радикала. У сувом нагризању се користе катјони и радикали који чине плазму, при чему су катјони анизотропни (погодни за нагризање у одређеном правцу), а радикали изотропни (погодни за јеткање у свим правцима). Број радикала је далеко већи од броја катјона. У овом случају, суво гравирање треба да буде изотропно као мокро гравирање.
Међутим, анизотропно нагризање сувог јеткања чини могућим ултра-минијатуризована кола. Шта је разлог за ово? Поред тога, брзина нагризања катјона и радикала је веома спора. Дакле, како можемо применити методе плазма јеткања на масовну производњу суочених са овим недостатком?
1. Размера (А/Р)
Слика 1. Концепт односа ширине и висине и утицај технолошког напретка на њега
Аспецт Ратио је однос хоризонталне ширине и вертикалне висине (тј. висина подељена ширином). Што је мања критична димензија (ЦД) кола, то је већа вредност односа страница. То јест, под претпоставком да је однос страница 10 и ширина 10 нм, висина рупе избушене током процеса гравирања треба да буде 100 нм. Стога, за производе следеће генерације који захтевају ултра-минијатуризацију (2Д) или високу густину (3Д), потребне су изузетно високе вредности односа ширине и висине како би се осигурало да катјони могу да продру у доњи филм током гравирања.
Да би се постигла технологија ултра-минијатуризације са критичном димензијом мањом од 10 нм у 2Д производима, вредност односа ширине и висине кондензатора динамичке меморије са случајним приступом (ДРАМ) треба да се одржава изнад 100. Слично, 3Д НАНД флеш меморија такође захтева веће вредности односа ширине и висине за слагање 256 слојева или више слојева за слагање ћелија. Чак и ако су испуњени услови потребни за друге процесе, тражени производи се не могу произвести акопроцес гравирањаније на нивоу стандарда. Због тога технологија гравирања постаје све важнија.
2. Преглед плазма нагризања
Слика 2. Одређивање гаса извора плазме према типу филма
Када се користи шупља цев, што је ужи пречник цеви, лакше је ући течности, што је такозвани капиларни феномен. Међутим, ако се избуши рупа (затворени крај) на изложеном подручју, унос течности постаје прилично тежак. Стога, пошто је критична величина кола била 3ум до 5ум средином 1970-их, сувабакрописпостепено је заменио мокро бакропис као главни ток. То јест, иако је јонизован, лакше је продрети у дубоке рупе јер је запремина једног молекула мања од запремине молекула раствора органског полимера.
Током нагризања плазмом, унутрашњост коморе за обраду која се користи за гравирање треба да се подеси у вакуумско стање пре убризгавања гаса извора плазме погодног за релевантни слој. Приликом јеткања чврстих оксидних филмова треба користити јаче изворне гасове на бази угљен-флуорида. За релативно слабе силиконске или металне филмове, треба користити гасове плазме на бази хлора.
Дакле, како би слој капије и основни изолациони слој од силицијум диоксида (СиО2) требало да буду урезани?
Прво, за слој капије, силицијум треба уклонити плазмом на бази хлора (силицијум + хлор) са селективношћу полисилицијумског јеткања. За доњи изолациони слој, филм од силицијум диоксида треба да буде урезан у два корака коришћењем гаса плазме на бази угљен-флуорида (силицијум диоксид + угљен-тетрафлуорид) са јачом селективношћу и ефективношћу нагризања.
3. Процес реактивног јонског јеткања (РИЕ или физичко-хемијско јеткање).
Слика 3. Предности реактивног јонског јеткања (анизотропија и висока брзина јеткања)
Плазма садржи и изотропне слободне радикале и анизотропне катјоне, па како она врши анизотропно јеткање?
Плазма суво јеткање се углавном изводи реактивним јонским јеткањем (РИЕ, Реацтиве Ион Етцхинг) или апликацијама заснованим на овој методи. Срж РИЕ методе је да се ослаби сила везивања између циљних молекула у филму нападом на подручје нагризања анизотропним катјонима. Ослабљено подручје апсорбују слободни радикали, у комбинацији са честицама које чине слој, претварају се у гас (испарљиво једињење) и ослобађају.
Иако слободни радикали имају изотропне карактеристике, молекули који чине доњу површину (чија је сила везивања ослабљена нападом катјона) лакше се хватају од стране слободних радикала и претварају у нова једињења него бочне зидове са јаком силом везивања. Стога, гравирање надоле постаје мејнстрим. Ухваћене честице постају гас са слободним радикалима, који се десорбују и ослобађају са површине под дејством вакуума.
У овом тренутку, катјони добијени физичким деловањем и слободни радикали добијени хемијским деловањем се комбинују за физичко и хемијско нагризање, а брзина нагризања (Етцх Рате, степен нагризања у одређеном временском периоду) се повећава за 10 пута. у поређењу са самим случајем катјонског јеткања или слободних радикала. Ова метода не само да може повећати брзину јеткања анизотропног нагризања надоле, већ и решити проблем полимерног остатка након јеткања. Ова метода се зове реактивно јонско јеткање (РИЕ). Кључ успеха РИЕ јеткања је проналажење гаса извора плазме погодног за гравирање филма. Напомена: Плазма гравирање је РИЕ гравирање, и ова два се могу сматрати истим концептом.
4. Стопа нагризања и индекс перформанси језгра
Слика 4. Индекс перформанси језграња језгра који се односи на брзину нагризања
Стопа нагризања се односи на дубину филма за коју се очекује да ће бити достигнута за један минут. Дакле, шта значи да брзина нагризања варира од дела до дела на једној плочици?
То значи да дубина нагризања варира од дела до дела на плочици. Из тог разлога, веома је важно поставити крајњу тачку (ЕОП) где би гравирање требало да престане узимајући у обзир просечну брзину нагризања и дубину нагризања. Чак и ако је ЕОП подешен, још увек постоје неке области у којима је дубина нагризања дубља (превише урезана) или плића (недовољно урезана) него што је првобитно планирано. Међутим, недовољно нагризање узрокује више штете него прекомерно нагризање током гравирања. Јер у случају недовољног нагризања, недовољно урезани део ће ометати накнадне процесе као што је имплантација јона.
У међувремену, селективност (мерена брзином нагризања) је кључни показатељ учинка процеса нагризања. Стандард мерења се заснива на поређењу брзине нагризања слоја маске (фотоотпорни филм, оксидни филм, филм силицијум нитрида, итд.) и циљног слоја. То значи да што је већа селективност, то ће се циљни слој брже урезати. Што је виши ниво минијатуризације, то је већи захтев за селективност да би се осигурало да фини узорци могу бити савршено представљени. Пошто је правац јеткања раван, селективност катјонског јеткања је ниска, док је селективност радикалног јеткања висока, што побољшава селективност РИЕ.
5. Процес гравирања
Слика 5. Процес гравирања
Облатна се прво ставља у оксидациону пећ са температуром која се одржава између 800 и 1000℃, а затим се на површини облатне сувом методом формира филм од силицијум диоксида (СиО2) са високим изолационим својствима. Затим се улази у процес таложења да би се формирао силицијумски слој или проводни слој на оксидном филму хемијским таложењем паре (ЦВД)/физичким таложењем паре (ПВД). Ако се формира слој силицијума, може се извршити процес дифузије нечистоћа да би се повећала проводљивост ако је потребно. Током процеса дифузије нечистоћа, вишеструке нечистоће се често додају више пута.
У овом тренутку, изолациони слој и слој полисилицијума треба да се комбинују за нагризање. Прво се користи фоторезист. Након тога, маска се поставља на фоторезист филм и влажна експозиција се врши урањањем како би се утиснуо жељени узорак (невидљив голим оком) на фоторезист филм. Када се развојем открије обрис шаре, фоторезист у фотоосетљивој области се уклања. Затим се плочица обрађена поступком фотолитографије преноси у процес јеткања за суво нагризање.
Суво нагризање се углавном изводи реактивним јонским јеткањем (РИЕ), при чему се нагризање понавља углавном заменом изворног гаса погодног за сваки филм. И суво и мокро гравирање имају за циљ да повећају однос страница (А/Р вредност) гравирања. Поред тога, потребно је редовно чишћење да би се уклонио полимер накупљен на дну рупе (празнина настала јеткањем). Важна ствар је да све варијабле (као што су материјали, изворни гас, време, облик и редослед) треба органски прилагодити како би се осигурало да раствор за чишћење или изворни гас плазме могу да тече до дна рова. Мала промена променљиве захтева поновно израчунавање других варијабли, а овај процес поновног израчунавања се понавља све док не испуни сврху сваке фазе. Недавно су моноатомски слојеви као што су слојеви таложења атомског слоја (АЛД) постали тањи и тврђи. Због тога се технологија нагризања креће ка употреби ниских температура и притисака. Процес гравирања има за циљ да контролише критичну димензију (ЦД) како би се произвели фини узорци и осигурало да се избегну проблеми узроковани процесом гравирања, посебно недовољно нагризање и проблеми у вези са уклањањем остатака. Горња два чланка о гравирању имају за циљ да пруже читаоцима разумевање сврхе процеса гравирања, препрека за постизање горе наведених циљева и индикатора учинка који се користе за превазилажење таквих препрека.
Време поста: Сеп-10-2024