Etching mapema ya mvua ilikuza maendeleo ya michakato ya kusafisha au majivu. Leo, etching kavu kwa kutumia plasma imekuwa njia kuumchakato wa etching. Plasma ina elektroni, cations na radicals. Nishati inayotumika kwenye plazima husababisha elektroni za nje zaidi za chanzo cha gesi katika hali isiyo na upande kung'olewa, na hivyo kugeuza elektroni hizi kuwa kani.
Kwa kuongezea, atomi zisizo kamili katika molekuli zinaweza kuvuliwa kwa kutumia nishati kuunda radicals zisizo na umeme. Uchoraji mkavu hutumia cations na radicals zinazounda plasma, ambapo cations ni anisotropic (inafaa kwa etching katika mwelekeo fulani) na radicals ni isotropiki (inafaa kwa etching katika pande zote). Idadi ya radicals ni kubwa zaidi kuliko idadi ya cations. Katika kesi hii, etching kavu inapaswa kuwa isotropic kama etching ya mvua.
Walakini, ni uwekaji wa anisotropic wa etching kavu ambayo hufanya saketi za miniaturized za hali ya juu iwezekanavyo. Je, ni sababu gani ya hili? Kwa kuongeza, kasi ya etching ya cations na radicals ni polepole sana. Kwa hivyo tunawezaje kutumia njia za kuweka plasma kwa uzalishaji wa wingi mbele ya upungufu huu?
1. Uwiano wa Kipengele (A/R)
Kielelezo 1. Dhana ya uwiano wa kipengele na athari za maendeleo ya teknolojia juu yake
Uwiano wa kipengele ni uwiano wa upana mlalo hadi urefu wima (yaani, urefu uliogawanywa kwa upana). Kipimo muhimu (CD) cha mzunguko ni kidogo, ndivyo thamani ya uwiano wa kipengele inavyoongezeka. Hiyo ni, kwa kuzingatia thamani ya uwiano wa 10 na upana wa 10nm, urefu wa shimo lililochimbwa wakati wa mchakato wa etching unapaswa kuwa 100nm. Kwa hivyo, kwa bidhaa za kizazi kijacho ambazo zinahitaji ultra-miniaturization (2D) au high density (3D), thamani za uwiano wa hali ya juu sana zinahitajika ili kuhakikisha kuwa cations zinaweza kupenya filamu ya chini wakati wa kuchota.
Ili kufikia teknolojia ya uboreshaji wa hali ya juu na kipimo muhimu cha chini ya 10nm katika bidhaa za 2D, thamani ya uwiano wa capacitor ya kumbukumbu inayobadilika ya ufikiaji bila mpangilio (DRAM) inapaswa kudumishwa zaidi ya 100. Vile vile, kumbukumbu ya 3D NAND ya flash pia inahitaji maadili ya juu ya uwiano kuweka safu 256 au zaidi za safu za safu za seli. Hata kama masharti yanayohitajika kwa michakato mingine yametimizwa, bidhaa zinazohitajika haziwezi kuzalishwa ikiwamchakato wa etchinghaiko kwenye kiwango. Hii ndiyo sababu teknolojia ya etching inazidi kuwa muhimu.
2. Maelezo ya jumla ya etching ya plasma
Kielelezo 2. Kuamua chanzo cha gesi ya plasma kulingana na aina ya filamu
Wakati bomba la mashimo linatumiwa, kipenyo cha bomba kinapungua, ni rahisi zaidi kwa kioevu kuingia, ambayo ni kinachojulikana kama jambo la capillary. Hata hivyo, ikiwa shimo (mwisho uliofungwa) unapaswa kuchimbwa kwenye eneo lililo wazi, pembejeo ya kioevu inakuwa ngumu sana. Kwa hivyo, kwa kuwa saizi muhimu ya mzunguko ilikuwa 3um hadi 5um katikati ya miaka ya 1970, kavu.etchinghatua kwa hatua imebadilisha etching mvua kama njia kuu. Hiyo ni, ingawa ionized, ni rahisi kupenya mashimo ya kina kwa sababu kiasi cha molekuli moja ni ndogo kuliko ile ya molekuli hai ya ufumbuzi wa polima.
Wakati wa kuweka plasma, mambo ya ndani ya chumba cha usindikaji kinachotumiwa kwa etching inapaswa kurekebishwa kwa hali ya utupu kabla ya kuingiza gesi ya chanzo cha plasma inayofaa kwa safu husika. Wakati wa kuweka filamu dhabiti za oksidi, gesi zenye nguvu zaidi zenye msingi wa kaboni fluoride zinapaswa kutumika. Kwa silicon dhaifu au filamu za chuma, gesi za chanzo za plasma zenye klorini zinapaswa kutumika.
Kwa hivyo, safu ya lango na safu ya kuhami ya silicon dioksidi (SiO2) inapaswaje kuwekwa?
Kwanza, kwa safu ya lango, silicon inapaswa kuondolewa kwa kutumia plasma yenye msingi wa klorini (silicon + klorini) na kuchagua etching ya polysilicon. Kwa safu ya chini ya kuhami joto, filamu ya dioksidi ya silicon inapaswa kuangaziwa kwa hatua mbili kwa kutumia gesi ya chanzo cha plasma yenye floridi kaboni (silicon dioxide + carbon tetrafluoride) yenye uteuzi na ufanisi mkubwa zaidi.
3. Mchakato wa etching wa ioni (RIE au physicochemical etching).
Mchoro 3. Manufaa ya uchongaji tendaji wa ioni (anisotropi na kiwango cha juu cha mwako)
Plasma ina itikadi kali ya isotropiki na cations ya anisotropiki, kwa hivyo inafanyaje uwekaji wa anisotropiki?
Uwekaji kikavu wa plasma hufanywa hasa na uwekaji wa ioni tendaji (RIE, Uchongaji wa Ion Reactive) au programu kulingana na njia hii. Msingi wa mbinu ya RIE ni kudhoofisha nguvu ya kuunganisha kati ya molekuli lengwa katika filamu kwa kushambulia eneo la etching kwa kani za anisotropiki. Eneo lililo dhaifu linaingizwa na radicals bure, pamoja na chembe zinazounda safu, kubadilishwa kuwa gesi (kiwanja cha tete) na kutolewa.
Ijapokuwa itikadi kali huru zina sifa za isotropiki, molekuli zinazounda sehemu ya chini (ambazo nguvu yake ya kufunga inadhoofishwa na shambulio la cations) hunaswa kwa urahisi zaidi na radicals huru na kubadilishwa kuwa misombo mipya kuliko kuta za kando kwa nguvu kali ya kuunganisha. Kwa hiyo, etching chini inakuwa tawala. Chembe zilizokamatwa huwa gesi na radicals bure, ambayo ni desorbed na kutolewa kutoka juu ya uso chini ya hatua ya utupu.
Kwa wakati huu, cations zilizopatikana kwa hatua ya kimwili na radicals bure zilizopatikana kwa hatua ya kemikali zinajumuishwa kwa etching ya kimwili na kemikali, na kiwango cha etching (Kiwango cha Etch, kiwango cha etching katika kipindi fulani cha muda) huongezeka kwa mara 10. ikilinganishwa na kesi ya cationic etching au bure radical etching peke yake. Njia hii haiwezi tu kuongeza kiwango cha etching ya anisotropic kushuka chini, lakini pia kutatua tatizo la mabaki ya polymer baada ya etching. Njia hii inaitwa reactive ion etching (RIE). Ufunguo wa mafanikio ya uwekaji wa RIE ni kupata chanzo cha gesi ya plasma inayofaa kuweka filamu. Kumbuka: Uwekaji wa Plasma ni mchoro wa RIE, na hizo mbili zinaweza kuzingatiwa kama dhana sawa.
4. Kiwango cha Etch na Kielezo cha Utendaji cha Msingi
Kielelezo cha 4. Kielezo cha Utendaji cha Msingi kinachohusiana na Kiwango cha Etch
Kiwango cha usawa kinarejelea kina cha filamu kinachotarajiwa kufikiwa kwa dakika moja. Kwa hivyo inamaanisha nini kwamba kiwango cha etch kinatofautiana kutoka sehemu hadi sehemu kwenye kaki moja?
Hii ina maana kwamba kina cha etch kinatofautiana kutoka sehemu hadi sehemu kwenye kaki. Kwa sababu hii, ni muhimu sana kuweka sehemu ya mwisho (EOP) ambapo etching inapaswa kuacha kwa kuzingatia wastani wa kiwango cha etch na kina cha etch. Hata kama EOP imewekwa, bado kuna baadhi ya maeneo ambayo kina cha etch ni cha kina zaidi (kilichowekwa zaidi) au kina kifupi (chini ya kuchongwa) kuliko ilivyopangwa awali. Hata hivyo, chini ya etching husababisha uharibifu zaidi kuliko over-etching wakati wa etching. Kwa sababu katika hali ya kuchomeka kidogo, sehemu isiyo na mchoro itazuia michakato ifuatayo kama vile uwekaji wa ioni.
Wakati huo huo, uteuzi (unaopimwa kwa kiwango cha etch) ni kiashiria muhimu cha utendaji wa mchakato wa etching. Kiwango cha kipimo kinatokana na ulinganisho wa kiwango cha etch ya safu ya mask (filamu ya kupiga picha, filamu ya oksidi, filamu ya nitridi ya silicon, nk) na safu inayolengwa. Hii inamaanisha kuwa kadiri uteuzi unavyoongezeka, ndivyo safu inayolengwa inavyowekwa haraka. Kadiri kiwango cha uboreshaji mdogo unavyoongezeka, ndivyo mahitaji ya uteuzi yanavyokuwa ya juu ili kuhakikisha kuwa mifumo mizuri inaweza kuwasilishwa kikamilifu. Kwa kuwa uelekeo wa etching ni sawa, uteuzi wa etching ya cationic ni mdogo, wakati uteuzi wa etching kali ni wa juu, ambayo inaboresha uteuzi wa RIE.
5. Mchakato wa etching
Kielelezo 5. Mchakato wa etching
Kwanza, kaki huwekwa kwenye tanuru ya oksidi na halijoto inayodumishwa kati ya 800 na 1000℃, na kisha filamu ya silicon dioksidi (SiO2) yenye sifa za juu za insulation huundwa juu ya uso wa kaki kwa njia kavu. Kisha, mchakato wa uwekaji huingizwa ili kuunda safu ya silicon au safu ya conductive kwenye filamu ya oksidi kwa uwekaji wa mvuke wa kemikali (CVD)/uwekaji wa mvuke halisi (PVD). Ikiwa safu ya silicon imeundwa, mchakato wa kuenea kwa uchafu unaweza kufanywa ili kuongeza conductivity ikiwa ni lazima. Wakati wa mchakato wa kueneza uchafu, uchafu mwingi huongezwa mara kwa mara.
Kwa wakati huu, safu ya kuhami na safu ya polysilicon inapaswa kuunganishwa kwa etching. Kwanza, photoresist hutumiwa. Baadaye, mask huwekwa kwenye filamu ya photoresist na mfiduo wa mvua hufanywa kwa kuzamishwa ili kuchapisha muundo unaotaka (usioonekana kwa jicho uchi) kwenye filamu ya photoresist. Muhtasari wa muundo unapofichuliwa na ukuzaji, kipiga picha katika eneo la picha huondolewa. Kisha, kaki iliyochakatwa na mchakato wa fotolithografia huhamishiwa kwenye mchakato wa kuchota kwa etching kavu.
Uchoraji mkavu unafanywa hasa na etching tendaji ya ioni (RIE), ambamo etching hurudiwa hasa kwa kuchukua nafasi ya gesi asilia inayofaa kwa kila filamu. Uchimbaji kikavu na uwekaji unyevu unalenga kuongeza uwiano wa kipengele (Thamani ya A/R) ya uwekaji. Kwa kuongeza, kusafisha mara kwa mara kunahitajika ili kuondoa polymer iliyokusanywa chini ya shimo (pengo linaloundwa na etching). Jambo muhimu ni kwamba vigezo vyote (kama vile nyenzo, gesi chanzo, wakati, fomu na mlolongo) vinapaswa kurekebishwa kikaboni ili kuhakikisha kuwa suluhisho la kusafisha au gesi ya chanzo cha plasma inaweza kutiririka hadi chini ya mfereji. Mabadiliko kidogo katika kigezo huhitaji kukokotwa upya kwa vigeu vingine, na mchakato huu wa kukokotoa upya unarudiwa hadi ufikie madhumuni ya kila hatua. Hivi majuzi, tabaka za monoatomiki kama vile uwekaji wa safu ya atomiki (ALD) zimekuwa nyembamba na ngumu zaidi. Kwa hiyo, teknolojia ya etching inakwenda kuelekea matumizi ya joto la chini na shinikizo. Mchakato wa etching unalenga kudhibiti kipimo muhimu (CD) ili kutoa ruwaza nzuri na kuhakikisha kwamba matatizo yanayosababishwa na mchakato wa udondoshaji yanaepukwa, hasa chini ya mwako na matatizo yanayohusiana na kuondolewa kwa mabaki. Nakala mbili zilizo hapo juu juu ya etching zinalenga kuwapa wasomaji uelewa wa madhumuni ya mchakato wa kuweka alama, vizuizi vya kufikia malengo yaliyo hapo juu, na viashirio vya utendaji vilivyotumika kushinda vizuizi hivyo.
Muda wa kutuma: Sep-10-2024