సెమీకండక్టర్ నమూనా ప్రక్రియ ఫ్లో-ఎచింగ్

ప్రారంభ తడి చెక్కడం శుభ్రపరిచే లేదా బూడిద ప్రక్రియల అభివృద్ధిని ప్రోత్సహించింది. నేడు, ప్లాస్మాను ఉపయోగించి డ్రై ఎచింగ్ అనేది ప్రధాన స్రవంతిగా మారిందిచెక్కడం ప్రక్రియ. ప్లాస్మాలో ఎలక్ట్రాన్లు, కాటయాన్స్ మరియు రాడికల్స్ ఉంటాయి. ప్లాస్మాకు వర్తించే శక్తి తటస్థ స్థితిలో ఉన్న మూల వాయువు యొక్క బయటి ఎలక్ట్రాన్‌లను తీసివేయడానికి కారణమవుతుంది, తద్వారా ఈ ఎలక్ట్రాన్‌లను కాటయాన్‌లుగా మారుస్తుంది.

అదనంగా, ఎలక్ట్రికల్ న్యూట్రల్ రాడికల్‌లను ఏర్పరచడానికి శక్తిని వర్తింపజేయడం ద్వారా అణువులలోని అసంపూర్ణ అణువులను తీసివేయవచ్చు. డ్రై ఎచింగ్ ప్లాస్మాను తయారు చేసే కాటయాన్‌లు మరియు రాడికల్‌లను ఉపయోగిస్తుంది, ఇక్కడ కాటయాన్‌లు అనిసోట్రోపిక్ (నిర్దిష్ట దిశలో చెక్కడానికి తగినవి) మరియు రాడికల్‌లు ఐసోట్రోపిక్ (అన్ని దిశలలో చెక్కడానికి తగినవి). రాడికల్స్ సంఖ్య కాటయాన్స్ సంఖ్య కంటే చాలా ఎక్కువ. ఈ సందర్భంలో, పొడి ఎచింగ్ తడి ఎచింగ్ లాగా ఐసోట్రోపిక్ అయి ఉండాలి.

అయితే, ఇది డ్రై ఎచింగ్ యొక్క అనిసోట్రోపిక్ ఎచింగ్, ఇది అల్ట్రా-మినియేటరైజ్డ్ సర్క్యూట్‌లను సాధ్యం చేస్తుంది. దీనికి కారణం ఏమిటి? అదనంగా, కాటయాన్స్ మరియు రాడికల్స్ యొక్క ఎచింగ్ వేగం చాలా నెమ్మదిగా ఉంటుంది. కాబట్టి ఈ లోపాన్ని దృష్టిలో ఉంచుకుని భారీ ఉత్పత్తికి ప్లాస్మా ఎచింగ్ పద్ధతులను ఎలా అన్వయించవచ్చు?

 

 

1. కారక నిష్పత్తి (A/R)

 640 (1)

మూర్తి 1. కారక నిష్పత్తి యొక్క భావన మరియు దానిపై సాంకేతిక పురోగతి ప్రభావం

 

కారక నిష్పత్తి అనేది క్షితిజ సమాంతర వెడల్పు మరియు నిలువు ఎత్తు యొక్క నిష్పత్తి (అంటే, ఎత్తు వెడల్పుతో విభజించబడింది). సర్క్యూట్ యొక్క క్లిష్టమైన పరిమాణం (CD) చిన్నది, కారక నిష్పత్తి విలువ పెద్దది. అంటే, 10 కారక నిష్పత్తి విలువ మరియు 10nm వెడల్పును ఊహించినట్లయితే, ఎచింగ్ ప్రక్రియలో వేసిన రంధ్రం యొక్క ఎత్తు 100nm ఉండాలి. అందువల్ల, అల్ట్రా-మినియేటరైజేషన్ (2D) లేదా అధిక సాంద్రత (3D) అవసరమయ్యే తదుపరి తరం ఉత్పత్తుల కోసం, ఎచింగ్ సమయంలో కాటయాన్‌లు దిగువ ఫిల్మ్‌లోకి చొచ్చుకుపోయేలా నిర్ధారించడానికి చాలా ఎక్కువ కారక నిష్పత్తి విలువలు అవసరం.

 

2D ఉత్పత్తులలో 10nm కంటే తక్కువ క్లిష్టమైన డైమెన్షన్‌తో అల్ట్రా-మినియేటరైజేషన్ టెక్నాలజీని సాధించడానికి, డైనమిక్ రాండమ్ యాక్సెస్ మెమరీ (DRAM) యొక్క కెపాసిటర్ కారక నిష్పత్తి విలువ 100 కంటే ఎక్కువగా నిర్వహించబడాలి. అదేవిధంగా, 3D NAND ఫ్లాష్ మెమరీకి కూడా అధిక కారక నిష్పత్తి విలువలు అవసరం 256 లేయర్‌లు లేదా అంతకంటే ఎక్కువ సెల్ స్టాకింగ్ లేయర్‌లను పేర్చడానికి. ఇతర ప్రక్రియలకు అవసరమైన షరతులు నెరవేరినప్పటికీ, అవసరమైన ఉత్పత్తులను ఉత్పత్తి చేయలేముచెక్కడం ప్రక్రియప్రామాణికంగా లేదు. అందుకే ఎచింగ్ టెక్నాలజీ చాలా ముఖ్యమైనది.

 

 

2. ప్లాస్మా ఎచింగ్ యొక్క అవలోకనం

 640 (6)

చిత్రం 2. ఫిల్మ్ రకం ప్రకారం ప్లాస్మా మూల వాయువును నిర్ణయించడం

 

ఒక బోలు పైపును ఉపయోగించినప్పుడు, పైపు వ్యాసం ఇరుకైనది, ద్రవంలోకి ప్రవేశించడం సులభం, ఇది కేశనాళిక దృగ్విషయం అని పిలవబడుతుంది. అయితే, బహిర్గతమైన ప్రదేశంలో రంధ్రం (క్లోజ్డ్ ఎండ్) వేయాలంటే, ద్రవం యొక్క ఇన్‌పుట్ చాలా కష్టం అవుతుంది. అందువల్ల, 1970ల మధ్యలో సర్క్యూట్ యొక్క క్లిష్టమైన పరిమాణం 3um నుండి 5um వరకు ఉన్నందున, పొడిచెక్కడంమెయిన్ స్ట్రీమ్‌గా వెట్ ఎచింగ్‌ని క్రమంగా భర్తీ చేసింది. అంటే, అయనీకరణం చేయబడినప్పటికీ, ఒక అణువు యొక్క ఘనపరిమాణం సేంద్రీయ పాలిమర్ ద్రావణం అణువు కంటే తక్కువగా ఉన్నందున లోతైన రంధ్రాలలోకి ప్రవేశించడం సులభం.

ప్లాస్మా ఎచింగ్ సమయంలో, సంబంధిత పొరకు సరిపోయే ప్లాస్మా సోర్స్ గ్యాస్‌ను ఇంజెక్ట్ చేయడానికి ముందు ఎచింగ్ కోసం ఉపయోగించే ప్రాసెసింగ్ చాంబర్ లోపలి భాగాన్ని వాక్యూమ్ స్థితికి సర్దుబాటు చేయాలి. ఘన ఆక్సైడ్ ఫిల్మ్‌లను చెక్కేటప్పుడు, బలమైన కార్బన్ ఫ్లోరైడ్ ఆధారిత మూల వాయువులను ఉపయోగించాలి. సాపేక్షంగా బలహీనమైన సిలికాన్ లేదా మెటల్ ఫిల్మ్‌ల కోసం, క్లోరిన్ ఆధారిత ప్లాస్మా మూల వాయువులను ఉపయోగించాలి.

కాబట్టి, గేట్ లేయర్ మరియు అంతర్లీన సిలికాన్ డయాక్సైడ్ (SiO2) ఇన్సులేటింగ్ పొరను ఎలా చెక్కాలి?

ముందుగా, గేట్ లేయర్ కోసం, పాలిసిలికాన్ ఎచింగ్ సెలెక్టివిటీతో క్లోరిన్-ఆధారిత ప్లాస్మా (సిలికాన్ + క్లోరిన్) ఉపయోగించి సిలికాన్‌ను తీసివేయాలి. దిగువ ఇన్సులేటింగ్ లేయర్ కోసం, సిలికాన్ డయాక్సైడ్ ఫిల్మ్‌ను కార్బన్ ఫ్లోరైడ్-ఆధారిత ప్లాస్మా సోర్స్ గ్యాస్ (సిలికాన్ డయాక్సైడ్ + కార్బన్ టెట్రాఫ్లోరైడ్) ఉపయోగించి బలమైన ఎచింగ్ సెలెక్టివిటీ మరియు ఎఫెక్టివ్‌తో రెండు దశల్లో చెక్కాలి.

 

 

3. రియాక్టివ్ అయాన్ ఎచింగ్ (RIE లేదా ఫిజికోకెమికల్ ఎచింగ్) ప్రక్రియ

 640 (3)

మూర్తి 3. రియాక్టివ్ అయాన్ ఎచింగ్ యొక్క ప్రయోజనాలు (అనిసోట్రోపి మరియు అధిక ఎచింగ్ రేటు)

 

ప్లాస్మా ఐసోట్రోపిక్ ఫ్రీ రాడికల్స్ మరియు అనిసోట్రోపిక్ కాటయాన్స్ రెండింటినీ కలిగి ఉంటుంది, కాబట్టి ఇది అనిసోట్రోపిక్ ఎచింగ్‌ను ఎలా చేస్తుంది?

ప్లాస్మా డ్రై ఎచింగ్ ప్రధానంగా రియాక్టివ్ అయాన్ ఎచింగ్ (RIE, రియాక్టివ్ అయాన్ ఎచింగ్) లేదా ఈ పద్ధతి ఆధారంగా అప్లికేషన్‌ల ద్వారా నిర్వహించబడుతుంది. RIE పద్ధతి యొక్క ప్రధాన అంశం ఏమిటంటే, ఎచింగ్ ప్రాంతాన్ని అనిసోట్రోపిక్ కాటయాన్‌లతో దాడి చేయడం ద్వారా ఫిల్మ్‌లోని లక్ష్య అణువుల మధ్య బంధన శక్తిని బలహీనపరచడం. బలహీనమైన ప్రాంతం ఫ్రీ రాడికల్స్ ద్వారా శోషించబడుతుంది, పొరను తయారు చేసే కణాలతో కలిపి, వాయువుగా (అస్థిర సమ్మేళనం) మార్చబడుతుంది మరియు విడుదల చేయబడుతుంది.

ఫ్రీ రాడికల్స్ ఐసోట్రోపిక్ లక్షణాలను కలిగి ఉన్నప్పటికీ, దిగువ ఉపరితలం (కాటయాన్‌ల దాడి వల్ల బంధించే శక్తి బలహీనపడుతుంది) అణువులను ఫ్రీ రాడికల్స్ సులభంగా సంగ్రహిస్తాయి మరియు బలమైన బైండింగ్ ఫోర్స్‌తో పక్క గోడల కంటే కొత్త సమ్మేళనాలుగా మార్చబడతాయి. అందువల్ల, క్రిందికి చెక్కడం ప్రధాన స్రవంతి అవుతుంది. సంగ్రహించిన కణాలు ఫ్రీ రాడికల్స్‌తో వాయువుగా మారుతాయి, ఇవి వాక్యూమ్ చర్యలో ఉపరితలం నుండి నిర్జలీకరించబడతాయి మరియు విడుదల చేయబడతాయి.

 

ఈ సమయంలో, భౌతిక చర్య ద్వారా పొందిన కాటయాన్‌లు మరియు రసాయన చర్య ద్వారా పొందిన ఫ్రీ రాడికల్‌లు భౌతిక మరియు రసాయన చెక్కడం కోసం మిళితం చేయబడతాయి మరియు ఎచింగ్ రేటు (ఎట్చ్ రేట్, నిర్దిష్ట వ్యవధిలో ఎచింగ్ డిగ్రీ) 10 రెట్లు పెరుగుతుంది. కేటినిక్ ఎచింగ్ లేదా ఫ్రీ రాడికల్ ఎచింగ్ కేసుతో పోలిస్తే. ఈ పద్ధతి అనిసోట్రోపిక్ డౌన్‌వర్డ్ ఎచింగ్ యొక్క ఎచింగ్ రేటును పెంచడమే కాకుండా, ఎచింగ్ తర్వాత పాలిమర్ అవశేషాల సమస్యను కూడా పరిష్కరించగలదు. ఈ పద్ధతిని రియాక్టివ్ అయాన్ ఎచింగ్ (RIE) అంటారు. RIE ఎచింగ్ విజయానికి కీలకం ఏమిటంటే, ఫిల్మ్‌ని చెక్కడానికి అనువైన ప్లాస్మా సోర్స్ గ్యాస్‌ను కనుగొనడం. గమనిక: ప్లాస్మా ఎచింగ్ అనేది RIE ఎచింగ్, మరియు రెండింటినీ ఒకే భావనగా పరిగణించవచ్చు.

 

 

4. ఎట్చ్ రేట్ మరియు కోర్ పెర్ఫార్మెన్స్ ఇండెక్స్

 640

మూర్తి 4. Etch రేటుకు సంబంధించిన కోర్ Etch పనితీరు సూచిక

 

ఎట్చ్ రేట్ అనేది ఒక నిమిషంలో అంచనా వేయబడిన ఫిల్మ్ డెప్త్‌ని సూచిస్తుంది. కాబట్టి ఒకే పొరపై ఎట్చ్ రేటు భాగం నుండి భాగానికి మారుతుందని దీని అర్థం ఏమిటి?

దీనర్థం ఎట్చ్ డెప్త్ పొరపై ఒక్కో భాగానికి మారుతూ ఉంటుంది. ఈ కారణంగా, సగటు ఎట్చ్ రేట్ మరియు ఎట్చ్ డెప్త్‌ని పరిగణనలోకి తీసుకోవడం ద్వారా ఎచింగ్ ఆగిపోయే ముగింపు పాయింట్ (EOP) సెట్ చేయడం చాలా ముఖ్యం. EOP సెట్ చేయబడినప్పటికీ, ఇంకా కొన్ని ప్రాంతాలలో ఎట్చ్ డెప్త్ ముందుగా అనుకున్నదానికంటే లోతుగా (అతిగా చెక్కబడినది) లేదా తక్కువ (అండర్ ఎచెడ్) ఉంటుంది. అయితే, ఎచింగ్ సమయంలో అతిగా చెక్కడం కంటే అండర్ ఎచింగ్ ఎక్కువ నష్టం కలిగిస్తుంది. ఎందుకంటే అండర్-ఎచింగ్ విషయంలో, అండర్-ఎచ్డ్ భాగం అయాన్ ఇంప్లాంటేషన్ వంటి తదుపరి ప్రక్రియలకు ఆటంకం కలిగిస్తుంది.

ఇంతలో, సెలెక్టివిటీ (ఎచ్ రేట్ ద్వారా కొలుస్తారు) అనేది ఎచింగ్ ప్రక్రియ యొక్క కీలక పనితీరు సూచిక. కొలత ప్రమాణం మాస్క్ లేయర్ (ఫోటోరేసిస్ట్ ఫిల్మ్, ఆక్సైడ్ ఫిల్మ్, సిలికాన్ నైట్రైడ్ ఫిల్మ్, మొదలైనవి) మరియు టార్గెట్ లేయర్ యొక్క ఎట్చ్ రేట్ యొక్క పోలికపై ఆధారపడి ఉంటుంది. అంటే సెలెక్టివిటీ ఎంత ఎక్కువగా ఉంటే, టార్గెట్ లేయర్ అంత వేగంగా చెక్కబడి ఉంటుంది. సూక్ష్మీకరణ యొక్క అధిక స్థాయి, చక్కటి నమూనాలను ఖచ్చితంగా ప్రదర్శించగలదని నిర్ధారించడానికి ఎంపిక అవసరం ఎక్కువ. ఎచింగ్ దిశ నేరుగా ఉన్నందున, కాటినిక్ ఎచింగ్ యొక్క ఎంపిక తక్కువగా ఉంటుంది, అయితే రాడికల్ ఎచింగ్ యొక్క ఎంపిక ఎక్కువగా ఉంటుంది, ఇది RIE యొక్క ఎంపికను మెరుగుపరుస్తుంది.

 

 

5. చెక్కడం ప్రక్రియ

 640 (4)

మూర్తి 5. చెక్కడం ప్రక్రియ

 

మొదట, పొర 800 మరియు 1000℃ మధ్య నిర్వహించబడే ఉష్ణోగ్రతతో ఆక్సీకరణ కొలిమిలో ఉంచబడుతుంది, ఆపై పొడి పద్ధతి ద్వారా పొర యొక్క ఉపరితలంపై అధిక ఇన్సులేషన్ లక్షణాలతో కూడిన సిలికాన్ డయాక్సైడ్ (SiO2) ఫిల్మ్ ఏర్పడుతుంది. తరువాత, రసాయన ఆవిరి నిక్షేపణ (CVD)/భౌతిక ఆవిరి నిక్షేపణ (PVD) ద్వారా ఆక్సైడ్ ఫిల్మ్‌పై సిలికాన్ పొర లేదా వాహక పొరను రూపొందించడానికి నిక్షేపణ ప్రక్రియ నమోదు చేయబడుతుంది. ఒక సిలికాన్ పొర ఏర్పడినట్లయితే, అవసరమైతే వాహకతను పెంచడానికి ఒక అశుద్ధ వ్యాప్తి ప్రక్రియను నిర్వహించవచ్చు. అశుద్ధ వ్యాప్తి ప్రక్రియలో, బహుళ మలినాలు తరచుగా పదేపదే జోడించబడతాయి.

ఈ సమయంలో, ఇన్సులేటింగ్ పొర మరియు పాలిసిలికాన్ పొరను చెక్కడం కోసం కలపాలి. మొదట, ఫోటోరేసిస్ట్ ఉపయోగించబడుతుంది. తదనంతరం, ఫోటోరేసిస్ట్ ఫిల్మ్‌పై ఒక ముసుగు ఉంచబడుతుంది మరియు ఫోటోరేసిస్ట్ ఫిల్మ్‌పై కావలసిన నమూనాను (నగ్న కంటికి కనిపించకుండా) ముద్రించడానికి ఇమ్మర్షన్ ద్వారా తడి బహిర్గతం చేయబడుతుంది. అభివృద్ధి ద్వారా నమూనా రూపురేఖలు వెల్లడించినప్పుడు, ఫోటోసెన్సిటివ్ ప్రాంతంలోని ఫోటోరేసిస్ట్ తొలగించబడుతుంది. అప్పుడు, ఫోటోలిథోగ్రఫీ ప్రక్రియ ద్వారా ప్రాసెస్ చేయబడిన పొర పొడి ఎచింగ్ కోసం ఎచింగ్ ప్రక్రియకు బదిలీ చేయబడుతుంది.

డ్రై ఎచింగ్ ప్రధానంగా రియాక్టివ్ అయాన్ ఎచింగ్ (RIE) ద్వారా నిర్వహించబడుతుంది, దీనిలో ప్రతి ఫిల్మ్‌కు తగిన మూల వాయువును భర్తీ చేయడం ద్వారా ప్రధానంగా ఎచింగ్ పునరావృతమవుతుంది. డ్రై ఎచింగ్ మరియు వెట్ ఎచింగ్ రెండూ ఎచింగ్ యొక్క యాస్పెక్ట్ రేషియో (A/R విలువ)ని పెంచడమే లక్ష్యంగా పెట్టుకున్నాయి. అదనంగా, రంధ్రం దిగువన పేరుకుపోయిన పాలిమర్‌ను తొలగించడానికి సాధారణ శుభ్రపరచడం అవసరం (చెక్కడం ద్వారా ఏర్పడిన గ్యాప్). ముఖ్యమైన విషయం ఏమిటంటే, క్లీనింగ్ సొల్యూషన్ లేదా ప్లాస్మా సోర్స్ గ్యాస్ ట్రెంచ్ దిగువకు ప్రవహించేలా అన్ని వేరియబుల్స్ (పదార్థాలు, మూల వాయువు, సమయం, రూపం మరియు క్రమం వంటివి) సేంద్రీయంగా సర్దుబాటు చేయాలి. వేరియబుల్‌లో స్వల్ప మార్పుకు ఇతర వేరియబుల్స్‌ను తిరిగి లెక్కించడం అవసరం మరియు ప్రతి దశ యొక్క ప్రయోజనాన్ని చేరుకునే వరకు ఈ రీకాలిక్యులేషన్ ప్రక్రియ పునరావృతమవుతుంది. ఇటీవల, అటామిక్ లేయర్ డిపాజిషన్ (ALD) పొరలు వంటి మోనోఅటామిక్ పొరలు సన్నగా మరియు గట్టిగా మారాయి. అందువల్ల, ఎచింగ్ టెక్నాలజీ తక్కువ ఉష్ణోగ్రతలు మరియు పీడనాల ఉపయోగం వైపు కదులుతోంది. ఎచింగ్ ప్రాసెస్ అనేది క్రిటికల్ డైమెన్షన్ (CD)ని నియంత్రించడం ద్వారా చక్కటి నమూనాలను ఉత్పత్తి చేస్తుంది మరియు ఎచింగ్ ప్రక్రియ వల్ల కలిగే సమస్యలు, ముఖ్యంగా అండర్ ఎచింగ్ మరియు అవశేషాల తొలగింపుకు సంబంధించిన సమస్యలు నివారించబడతాయని నిర్ధారించడం లక్ష్యంగా పెట్టుకుంది. ఎచింగ్‌పై పై రెండు కథనాలు ఎచింగ్ ప్రక్రియ యొక్క ఉద్దేశ్యం, పై లక్ష్యాలను సాధించడంలో ఉన్న అడ్డంకులు మరియు అటువంటి అడ్డంకులను అధిగమించడానికి ఉపయోగించే పనితీరు సూచికల గురించి పాఠకులకు అవగాహన కల్పించడం లక్ష్యంగా పెట్టుకున్నాయి.

 


పోస్ట్ సమయం: సెప్టెంబర్-10-2024
WhatsApp ఆన్‌లైన్ చాట్!