Etching baseuh mimiti diwanohkeun ngembangkeun beberesih atawa prosés ashing. Kiwari, etching garing ngagunakeun plasma geus jadi mainstreamprosés etching. Plasma diwangun ku éléktron, kation jeung radikal. Énergi anu diterapkeun kana plasma nyababkeun éléktron pangluarna tina gas sumber dina kaayaan nétral dileungitkeun, ku kituna ngarobih éléktron ieu janten kation.
Sajaba ti éta, atom teu sampurna dina molekul bisa dilucuti kaluar ku nerapkeun énergi pikeun ngabentuk radikal nétral listrik. Étsa garing ngagunakeun kation jeung radikal nu ngawangun plasma, dimana kation téh anisotropik (cocog pikeun etsa dina arah nu tangtu) jeung radikal nu isotropik (cocog pikeun etsa dina sagala arah). Jumlah radikal jauh leuwih badag batan jumlah kation. Dina hal ieu, etching garing kedah isotropic kawas etching baseuh.
Nanging, éta étsa anisotropik tina etsa garing anu ngamungkinkeun sirkuit ultra-miniatur. Naon sababna ieu? Salaku tambahan, laju etching kation sareng radikal lambat pisan. Janten kumaha urang tiasa nerapkeun metode etching plasma pikeun produksi masal dina nyanghareupan kakurangan ieu?
1. Rasio Aspék (A/R)
Gambar 1. Konsep rasio aspék jeung dampak kamajuan téhnologis dina eta
Rasio Aspék nyaéta babandingan lebar horizontal ka jangkungna nangtung (nyaéta, jangkungna dibagi rubak). Nu leuwih leutik diménsi kritis (CD) sirkuit, nu leuwih gede nilai rasio aspék. Hartina, asumsina nilai rasio aspék 10 sarta rubak 10nm, jangkungna liang dibor salila prosés etching kedah 100nm. Ku alatan éta, pikeun produk generasi saterusna anu merlukeun ultra-miniaturization (2D) atawa dénsitas tinggi (3D), nilai rasio aspék kacida luhurna diperlukeun pikeun mastikeun yén kation bisa nembus film handap salila etching.
Pikeun ngahontal téknologi ultra-miniaturisasi kalayan diménsi kritis kirang ti 10nm dina produk 2D, nilai rasio aspék kapasitor tina mémori akses acak dinamis (DRAM) kedah dijaga di luhur 100. Kitu ogé, mémori lampu kilat 3D NAND ogé ngabutuhkeun nilai rasio aspék anu langkung luhur pikeun tumpukan 256 lapisan atawa leuwih tina lapisan tumpukan sél. Sanaos kaayaan anu dipikabutuh pikeun prosés-prosés sanés kacumponan, produk anu diperyogikeun henteu tiasa diproduksi upami étaprosés etchingteu nepi ka standar. Ieu naha téhnologi etching jadi beuki penting.
2. Tinjauan etching plasma
Gambar 2. Nangtukeun gas sumber plasma nurutkeun jenis pilem
Nalika pipa kerung dianggo, langkung sempit diaméter pipa, langkung gampang pikeun asup cairan, anu disebut fenomena kapilér. Nanging, upami liang (tungtung katutup) kedah dibor di daérah anu kakeunaan, asupan cairan janten sesah. Ku alatan éta, saprak ukuran kritis sirkuit éta 3um ka 5um dina pertengahan 1970-an, garingétsageus laun diganti etching baseuh salaku mainstream. Hartina, sanajan diionisasi, leuwih gampang pikeun nembus liang jero sabab volume hiji molekul leuwih leutik batan molekul solusi polimér organik.
Salila etching plasma, interior chamber processing dipaké pikeun etching kudu disaluyukeun kana kaayaan vakum saméméh injecting gas sumber plasma cocog pikeun lapisan relevan. Nalika etching film oksida padet, gas sumber dumasar-fluorida karbon kuat kudu dipaké. Pikeun silikon atanapi pilem logam anu kawilang lemah, gas sumber plasma dumasar klorin kedah dianggo.
Janten, kumaha kedahna lapisan gerbang sareng lapisan insulasi silikon dioksida (SiO2) anu didasarkeun?
Kahiji, pikeun lapisan gerbang, silikon kudu dihapus ngagunakeun plasma dumasar klorin (silikon + klorin) kalawan polysilicon etching selectivity. Pikeun lapisan insulasi handap, pilem silikon dioksida kudu etched dina dua hambalan ngagunakeun gas sumber plasma dumasar-fluorida karbon (silikon dioksida + karbon tetrafluoride) kalawan selektivitas etching kuat tur efektivitas.
3. Proses etching ion réaktif (RIE atanapi physicochemical etching).
Gambar 3. Kaunggulan tina etching ion réaktif (anisotropi sarta laju etching tinggi)
Plasma ngandung duanana radikal bébas isotropik jeung kation anisotropik, jadi kumaha eta ngalakukeun etching anisotropic?
Plasma etching garing utamana dipigawé ku etching ion réaktif (RIE, Reactive Ion Etching) atawa aplikasi dumasar kana metoda ieu. Inti métode RIE nyaéta pikeun ngaleuleuskeun gaya beungkeutan antara molekul udagan dina film ku cara nyerang daérah etsa ku kation anisotropik. Wewengkon nu lemah kaserep ku radikal bébas, digabungkeun jeung partikel nu nyieun lapisan, dirobah jadi gas (sanyawa volatile) jeung dileupaskeun.
Sanajan radikal bébas mibanda ciri-ciri isotropik, molekul-molekul nu ngawangun beungeut handap (anu gaya beungkeutna lemah ku serangan kation) leuwih gampang katéwak ku radikal bébas sarta dirobah jadi sanyawa anyar batan dinding samping nu mibanda gaya beungkeutan nu kuat. Ku alatan éta, etching ka handap janten mainstream. Partikel anu direbut janten gas sareng radikal bébas, anu diserep sareng dileupaskeun tina permukaan dina kaayaan vakum.
Dina waktu ieu, kation diala ku aksi fisik jeung radikal bébas diala ku aksi kimiawi digabungkeun pikeun etching fisik jeung kimiawi, sarta laju etching (Etch Rate, darajat etching dina jangka waktu nu tangtu) ngaronjat ku 10 kali. dibandingkeun sareng kasus étsa kationik atanapi étsa radikal bébas nyalira. Metoda ieu teu ngan bisa ningkatkeun laju etching anisotropic handap etching, tapi ogé ngajawab masalah résidu polimér sanggeus etching. Metoda ieu disebut réaktif ion etching (RIE). Konci pikeun kasuksésan etching RIE nyaéta pikeun manggihan gas sumber plasma cocog pikeun etching film. Catetan: Plasma etching nyaeta RIE etching, sarta duanana bisa dianggap salaku konsep sarua.
4. Laju etch jeung Indéks Performance Inti
Gambar 4. Indéks Kinerja Etch Inti patali jeung Laju Etch
Laju etch nujul kana jero pilem anu diperkirakeun ngahontal dina hiji menit. Janten naon hartosna laju etch beda-beda ti bagian ka bagian dina wafer tunggal?
Ieu ngandung harti yén jero etch beda-beda ti bagian ka bagian dina wafer nu. Ku sabab kitu, éta pohara penting pikeun ngeset titik tungtung (EOP) dimana etching kudu eureun ku tempo laju etch rata sarta jero etch. Malah lamun EOP diatur, aya kénéh sababaraha wewengkon mana jero etch téh deeper (over-etched) atawa shallower (under-etched) ti rencanana asalna. Sanajan kitu, under-etching ngabalukarkeun leuwih karuksakan ti over-etching salila etching. Kusabab dina kasus under-etching, bagian under-etched bakal ngahalangan prosés saterusna kayaning implantation ion.
Samentara éta, selectivity (diukur ku laju etch) mangrupakeun indikator kinerja konci tina prosés etching. Standar pangukuran dumasar kana ngabandingkeun laju etch tina lapisan topeng (film photoresist, film oksida, pilem silikon nitride, jsb) jeung lapisan target. Ieu ngandung harti yén leuwih luhur selektivitas, nu leuwih gancang lapisan target ieu etched. Nu leuwih luhur tingkat miniaturization, nu leuwih luhur sarat selectivity nyaéta pikeun mastikeun yén pola rupa bisa sampurna dibere. Kusabab arah etching lempeng, selektivitas etching kationik rendah, sedengkeun selektivitas etching radikal luhur, anu ningkatkeun selektivitas RIE.
5. Prosés etching
Gambar 5. Prosés etching
Mimitina, wafer disimpen dina tungku oksidasi kalayan suhu dijaga antara 800 sareng 1000 ℃, teras pilem silikon dioksida (SiO2) kalayan sipat insulasi anu luhur kabentuk dina permukaan wafer ku cara garing. Salajengna, prosés déposisi diasupkeun pikeun ngabentuk lapisan silikon atawa lapisan conductive dina pilem oksida ku déposisi uap kimia (CVD) / déposisi uap fisik (PVD). Lamun lapisan silikon kabentuk, prosés difusi impurity bisa dipigawé pikeun ngaronjatkeun konduktivitas lamun perlu. Salila prosés difusi najis, sababaraha pangotor mindeng ditambahkeun sababaraha kali.
Dina waktu ieu, lapisan insulating jeung lapisan polysilicon kudu digabungkeun pikeun etching. Kahiji, photoresist dipaké. Salajengna, topéng disimpen dina pilem photoresist sareng paparan baseuh dilakukeun ku immersion pikeun nyitak pola anu dipikahoyong (teu katingali ku mata taranjang) dina pilem photoresist. Nalika garis pola diungkabkeun ku pamekaran, photoresist di daérah fotosensitip dipiceun. Lajeng, wafer diolah ku prosés photolithography dipindahkeun kana prosés etching pikeun etching garing.
Etching garing utamana dilaksanakeun ku réaktif ion etching (RIE), nu etching diulang utamana ku ngaganti gas sumber cocog pikeun tiap pilem. Duanana etching garing sareng etching baseuh tujuanana pikeun ningkatkeun rasio aspek (nilai A / R) tina etching. Salaku tambahan, beberesih rutin diperyogikeun pikeun ngaleungitkeun polimér anu akumulasi di handapeun liang (celah anu dibentuk ku etching). Poin penting nyaéta yén sadaya variabel (sapertos bahan, gas sumber, waktos, bentuk sareng sekuen) kedah disaluyukeun sacara organik pikeun mastikeun yén solusi beberesih atanapi gas sumber plasma tiasa ngalir ka handapeun lombang. Parobahan saeutik dina variabel merlukeun itungan ulang variabel séjén, sarta prosés recalculation ieu diulang nepi ka minuhan tujuan unggal tahapan. Anyar-anyar ieu, lapisan monoatomik sapertos lapisan déposisi lapisan atom (ALD) janten langkung ipis sareng langkung keras. Ku alatan éta, téhnologi etching geus pindah ka arah pamakéan hawa lemah sareng tekanan. Prosés etching boga tujuan pikeun ngadalikeun dimensi kritis (CD) pikeun ngahasilkeun pola rupa jeung mastikeun yén masalah disababkeun ku prosés etching dihindari, utamana under-etching jeung masalah nu patali jeung ngaleupaskeun résidu. Dua artikel ngeunaan étsa di luhur miboga tujuan pikeun méré pamahaman ka pamaca ngeunaan tujuan prosés étsa, halangan-halangan pikeun ngahontal tujuan di luhur, jeung indikator kinerja anu digunakeun pikeun ngungkulan éta hambatan.
waktos pos: Sep-10-2024