Erta nam bo'yash tozalash yoki kullash jarayonlarining rivojlanishiga yordam berdi. Bugungi kunda plazma yordamida quruq qirqish asosiy oqimga aylandiqirqish jarayoni. Plazma elektronlar, kationlar va radikallardan iborat. Plazmaga qo'llaniladigan energiya neytral holatdagi manba gazining eng tashqi elektronlarini olib tashlaydi va shu bilan bu elektronlarni kationlarga aylantiradi.
Bundan tashqari, molekulalardagi nomukammal atomlarni elektr neytral radikallar hosil qilish uchun energiya qo'llash orqali yo'q qilish mumkin. Quruq surtishda plazmani tashkil etuvchi kationlar va radikallardan foydalaniladi, bunda kationlar anizotrop (ma’lum bir yo‘nalishda surtish uchun mos), radikallar esa izotropik (barcha yo‘nalishda surtish uchun mos). Radikallar soni kationlar sonidan ancha ko'p. Bunday holda, quruq qirqish ho'l surtish kabi izotrop bo'lishi kerak.
Shu bilan birga, bu ultra-kichiklashtirilgan sxemalarni yaratishga imkon beradigan quruq qirqishning anizotropik qirqishidir. Buning sababi nimada? Bundan tashqari, kationlar va radikallarning etching tezligi juda sekin. Xo'sh, bu kamchilikka qarshi plazma bilan ishlov berish usullarini ommaviy ishlab chiqarishga qanday qo'llashimiz mumkin?
1. Tomonlar nisbati (A/R)
Rasm 1. Aspektlar nisbati tushunchasi va unga texnologik taraqqiyotning ta'siri
Aspect Ratio - gorizontal kenglikning vertikal balandlikka nisbati (ya'ni, balandlikning kengligiga bo'lingan). Sxemaning kritik o'lchami (CD) qanchalik kichik bo'lsa, tomonlar nisbati qiymati shunchalik katta bo'ladi. Ya'ni, aspekt nisbati qiymati 10 va kengligi 10 nm bo'lsa, qirqish jarayonida burg'ulangan teshikning balandligi 100 nm bo'lishi kerak. Shu sababli, ultra-kichiklashtirish (2D) yoki yuqori zichlik (3D) talab qiladigan keyingi avlod mahsulotlari uchun katyonlar etching paytida pastki plyonkaga kirib borishini ta'minlash uchun juda yuqori tomonlar nisbati qiymatlari talab qilinadi.
2D-mahsulotlarda 10nm dan kam tanqidiy oʻlchamga ega boʻlgan ultra-kichiklashtirish texnologiyasiga erishish uchun dinamik tasodifiy kirish xotirasi (DRAM) kondansatkichlari nisbati qiymati 100 dan yuqori boʻlishi kerak. Xuddi shunday, 3D NAND flesh-xotirasi ham yuqoriroq tomonlar nisbati qiymatlarini talab qiladi. 256 qatlam yoki undan ko'p hujayra stacking qatlamlarini yig'ish uchun. Boshqa jarayonlar uchun zarur bo'lgan shartlar bajarilgan taqdirda ham, zarur mahsulotlar ishlab chiqarilmaydiqirqish jarayonistandart darajasida emas. Shuning uchun qirqish texnologiyasi tobora muhim ahamiyat kasb etmoqda.
2. Plazma bilan qirqishning umumiy ko'rinishi
Shakl 2. Plazma manba gazini plyonka turiga ko'ra aniqlash
Bo'shliq quvurdan foydalanilganda, quvur diametri qanchalik tor bo'lsa, suyuqlikning kirishi osonroq bo'ladi, bu kapillyar hodisa deb ataladi. Biroq, agar ochiq joyda teshik (yopiq uchi) burg'ilash kerak bo'lsa, suyuqlikni kiritish juda qiyin bo'ladi. Shuning uchun, 1970-yillarning o'rtalarida kontaktlarning zanglashiga olib keladigan kritik o'lchami 3um dan 5umgacha bo'lganligi sababli, quruqoymaasta-sekin asosiy oqim sifatida ho'l qirqish o'rnini egalladi. Ya'ni, ionlangan bo'lsa-da, chuqur teshiklardan o'tish osonroq bo'ladi, chunki bitta molekula hajmi organik polimer eritmasi molekulasinikidan kichikroqdir.
Plazma bilan ishlov berish paytida, tegishli qatlamga mos keladigan plazma manba gazini yuborishdan oldin, ishlov berish uchun ishlatiladigan ishlov berish kamerasining ichki qismi vakuum holatiga sozlanishi kerak. Qattiq oksidli plyonkalarni chizishda kuchliroq uglerod ftoridiga asoslangan manba gazlaridan foydalanish kerak. Nisbatan zaif kremniy yoki metall plyonkalar uchun xlorga asoslangan plazma manba gazlaridan foydalanish kerak.
Xo'sh, darvoza qatlami va uning ostidagi silikon dioksid (SiO2) izolyatsion qatlamni qanday qilib yopishtirish kerak?
Birinchidan, darvoza qatlami uchun kremniyni xlor asosidagi plazma (kremniy + xlor) yordamida polisilikonli selektivlik bilan olib tashlash kerak. Pastki izolyatsion qatlam uchun kremniy dioksid plyonkasi ikki bosqichda uglerod ftoridiga asoslangan plazma manba gazi (kremniy dioksidi + karbon tetraflorid) yordamida kuchli o'qlanish selektivligi va samaradorligi bilan ishlangan bo'lishi kerak.
3. Reaktiv ionli o'tlash (RIE yoki fizik-kimyoviy o'tlash) jarayoni
Shakl 3. Reaktiv ion bilan o'ymakning afzalliklari (anizotropiya va yuqori surtish tezligi)
Plazma ham izotrop erkin radikallarni, ham anizotrop kationlarni o'z ichiga oladi, shuning uchun u qanday qilib anizotropik qirqishni amalga oshiradi?
Plazma quruq qirqish, asosan, reaktiv ion bilan qirqish (RIE, Reactive Ion Etching) yoki ushbu usulga asoslangan ilovalar orqali amalga oshiriladi. RIE usulining yadrosi anizotropik kationlar bilan qirqish maydoniga hujum qilish orqali filmdagi maqsadli molekulalar orasidagi bog'lanish kuchini zaiflashtirishdan iborat. Zaiflashgan joy erkin radikallar tomonidan so'riladi, qatlamni tashkil etuvchi zarralar bilan birlashtiriladi, gazga (uchuvchi birikma) aylanadi va chiqariladi.
Erkin radikallar izotrop xususiyatga ega bo'lishiga qaramasdan, pastki sirtni tashkil etuvchi molekulalar (ularning bog'lanish kuchi kationlar hujumi natijasida zaiflashadi) kuchli bog'lanish kuchiga ega yon devorlarga qaraganda erkin radikallar tomonidan osonroq tutiladi va yangi birikmalarga aylanadi. Shuning uchun, pastga qarab qirqish asosiy oqimga aylanadi. Tutib olingan zarralar erkin radikallar bilan gazga aylanadi, ular vakuum ta'sirida desorbsiyalanadi va sirtdan chiqariladi.
Bu vaqtda fizik ta'sir natijasida olingan kationlar va kimyoviy ta'sir natijasida olingan erkin radikallar fizikaviy va kimyoviy o'tlash uchun birlashtiriladi va o'qlanish tezligi (Etch Rate, ma'lum bir vaqt oralig'ida etching darajasi) 10 barobar ortadi. faqat katyonik qirqish yoki erkin radikal o'ymak bilan solishtirganda. Bu usul nafaqat anizotropik pastga siljitish tezligini oshiribgina qolmay, balki etchingdan keyin polimer qoldiqlari muammosini ham hal qilishi mumkin. Ushbu usul reaktiv ionli o'tlash (RIE) deb ataladi. RIE etching muvaffaqiyatining kaliti plyonkani o'rash uchun mos keladigan plazma manba gazini topishdir. Eslatma: Plazma bilan ishlov berish - bu RIE qirqish va ikkalasini bir xil tushuncha deb hisoblash mumkin.
4. Etch darajasi va asosiy ishlash indeksi
Shakl 4. Etch Rate bilan bog'liq asosiy Etch ishlash indeksi
Etch tezligi bir daqiqada erishilishi kutilayotgan plyonka chuqurligini bildiradi. Xo'sh, bu bitta gofretda parchalanish tezligi qismdan qismga o'zgarishi nimani anglatadi?
Bu shuni anglatadiki, qirqish chuqurligi gofretning bir qismiga qarab farq qiladi. Shu sababli, o'rtacha silliqlash tezligi va chuqurlik chuqurligini hisobga olgan holda, qirqish to'xtatilishi kerak bo'lgan oxirgi nuqtani (EOP) belgilash juda muhimdir. Agar EOP o'rnatilgan bo'lsa ham, eskirish chuqurligi dastlab rejalashtirilganidan ko'ra chuqurroq (haddan tashqari o'yilgan) yoki sayozroq (kam o'yilgan) bo'lgan ba'zi joylar mavjud. Shu bilan birga, kamdan-oyoq qirqish, qirqish paytida ortiqcha ishlov berishdan ko'ra ko'proq zarar keltiradi. Chunki, past qirqish holatida, past o'yilgan qism ion implantatsiyasi kabi keyingi jarayonlarga to'sqinlik qiladi.
Shu bilan birga, selektivlik (etch tezligi bilan o'lchanadi) qirqish jarayonining asosiy ko'rsatkichidir. O'lchov standarti niqob qatlamining (fotorezist plyonka, oksid plyonkasi, kremniy nitridi plyonkasi va boshqalar) va maqsadli qatlamning o'chirish tezligini taqqoslashga asoslangan. Bu shuni anglatadiki, selektivlik qanchalik yuqori bo'lsa, maqsadli qatlam tezroq chiziladi. Kichkinalashtirish darajasi qanchalik yuqori bo'lsa, nozik naqshlarning mukammal tarzda taqdim etilishini ta'minlash uchun selektivlik talabi shunchalik yuqori bo'ladi. Oshlama yo'nalishi to'g'ri bo'lgani uchun, katyonik qirqishning selektivligi past bo'ladi, radikal surtishning selektivligi esa yuqori, bu RIE ning selektivligini yaxshilaydi.
5. Oshlama jarayoni
5-rasm. Oshlama jarayoni
Birinchidan, gofret 800 dan 1000 ℃ gacha bo'lgan haroratda saqlanadigan oksidlanish pechiga joylashtiriladi va keyin quruq usulda gofret yuzasida yuqori izolyatsiyalash xususiyatlariga ega bo'lgan silikon dioksid (SiO2) plyonkasi hosil bo'ladi. Keyinchalik, kimyoviy bug 'cho'kishi (CVD) / fizik bug'ning cho'kishi (PVD) orqali oksid plyonkasida kremniy qatlami yoki o'tkazuvchan qatlam hosil qilish uchun cho'kma jarayoni kiritiladi. Agar kremniy qatlami hosil bo'lsa, kerak bo'lganda o'tkazuvchanlikni oshirish uchun nopoklikning tarqalishi jarayoni amalga oshirilishi mumkin. Nopoklikning tarqalishi jarayonida bir nechta aralashmalar ko'pincha qayta-qayta qo'shiladi.
Ayni paytda izolyatsion qatlam va polisilikon qatlamini etching uchun birlashtirish kerak. Birinchidan, fotorezist ishlatiladi. Keyinchalik, fotorezist plyonkaga niqob qo'yiladi va ho'l ekspozitsiya fotorezist plyonkaga kerakli naqshni (yalang'och ko'zga ko'rinmas) bosib chiqarish uchun suvga cho'mish orqali amalga oshiriladi. Rivojlanish natijasida naqsh konturi aniqlanganda, fotosensitiv sohadagi fotorezist olib tashlanadi. So'ngra, fotolitografiya jarayoni bilan ishlangan gofret quruq qirqish uchun qirqish jarayoniga o'tkaziladi.
Quruq ishlov berish, asosan, reaktiv ion bilan ishlov berish (RIE) yo'li bilan amalga oshiriladi, bunda etching asosan har bir plyonka uchun mos bo'lgan manba gazini almashtirish orqali takrorlanadi. Quruq qirqish ham, hoʻl qirqish ham qirqishning tomonlar nisbatini (A/R qiymati) oshirishga qaratilgan. Bundan tashqari, teshikning pastki qismida to'plangan polimerni (etching natijasida hosil bo'lgan bo'shliq) olib tashlash uchun muntazam tozalash kerak. Muhim nuqta shundaki, barcha o'zgaruvchilar (masalan, materiallar, manba gazi, vaqt, shakl va ketma-ketlik) tozalash eritmasi yoki plazma manba gazining xandaq tubiga tushishini ta'minlash uchun organik tarzda sozlanishi kerak. O'zgaruvchining ozgina o'zgarishi boshqa o'zgaruvchilarni qayta hisoblashni talab qiladi va bu qayta hisoblash jarayoni har bir bosqichning maqsadiga javob berguncha takrorlanadi. So'nggi paytlarda atom qatlamini cho'ktirish (ALD) qatlamlari kabi monoatomik qatlamlar yupqaroq va qattiqroq bo'ldi. Shu sababli, etching texnologiyasi past harorat va bosimlardan foydalanishga o'tmoqda. Aşınma jarayoni nozik naqshlarni ishlab chiqarish uchun tanqidiy o'lchamni (CD) nazorat qilishni maqsad qilib qo'yadi va etching jarayonidan kelib chiqadigan muammolarni, ayniqsa, past ishlov berish va qoldiqlarni olib tashlash bilan bog'liq muammolarni oldini olishni ta'minlaydi. Oshkora bo'yicha yuqoridagi ikkita maqola o'quvchilarga o'ymakorlik jarayonining maqsadi, yuqoridagi maqsadlarga erishish yo'lidagi to'siqlar va bunday to'siqlarni bartaraf etishda foydalaniladigan ish ko'rsatkichlari haqida tushuncha berishga qaratilgan.
Yuborilgan vaqt: 2024 yil 10-sentabr