Puolijohteiden valmistusprosessi – Etch-tekniikka

A:n kääntäminen vaatii satoja prosessejavohvelipuolijohteeksi. Yksi tärkeimmistä prosesseista onetsaus- eli veistämällä hienoja piirikuvioitavohveli. Menestysetsausprosessi riippuu useiden muuttujien hallinnasta tietyllä jakelualueella, ja jokainen syövytyslaitteisto on valmis toimimaan optimaalisissa olosuhteissa. Etsausprosessiinsinöörimme käyttävät erinomaista valmistustekniikkaa tämän yksityiskohtaisen prosessin suorittamiseen.
SK Hynix News Center haastatteli Icheon DRAM Front Etchin, Middle Etchin ja End Etchin teknisten ryhmien jäseniä saadakseen lisätietoja heidän työstään.
Etch: Matka tuottavuuden parantamiseen
Puolijohteiden valmistuksessa etsaus tarkoittaa kuvioiden veistämistä ohuille kalvoille. Kuviot ruiskutetaan plasmalla kunkin prosessivaiheen lopullisen ääriviivan muodostamiseksi. Sen päätarkoitus on esittää täydellisesti tarkat kuviot asettelun mukaan ja säilyttää yhtenäiset tulokset kaikissa olosuhteissa.
Jos pinnoitus- tai valolitografiaprosessissa ilmenee ongelmia, ne voidaan ratkaista selektiivisellä etsaustekniikalla (Etch). Jos jotain kuitenkin menee pieleen etsausprosessin aikana, tilannetta ei voida kääntää. Tämä johtuu siitä, että samaa materiaalia ei voida täyttää kaiverretulla alueella. Siksi etsaus on puolijohteiden valmistusprosessissa ratkaisevan tärkeä kokonaissaannon ja tuotteen laadun määrittämiseksi.

Etsausprosessi sisältää kahdeksan vaihetta: ISO, BG, BLC, GBL, SNC, M0, SN ja MLM.
Ensin ISO (Isolation) -vaihe etsaa (Etch) piitä (Si) kiekkoon aktiivisen solualueen luomiseksi. BG (Buried Gate) -vaihe muodostaa rivin osoiterivin (Word Line) 1 ja portin sähköisen kanavan luomiseksi. Seuraavaksi BLC (Bit Line Contact) -vaihe luo yhteyden ISO:n ja sarakkeen osoiterivin (Bit Line) 2 välille solualueelle. GBL (Peri Gate+Cell Bit Line) -vaihe luo samanaikaisesti solusarakkeen osoiterivin ja portin reunaan 3.
SNC (Storage Node Contract) -vaihe jatkaa yhteyden muodostamista aktiivisen alueen ja tallennussolmun 4 välille. M0 (Metal0) -aste muodostaa tämän jälkeen oheislaitteen S/D (Storage Node) 5 yhteyspisteet ja yhteyspisteet. sarakkeen osoiterivin ja tallennussolmun välillä. SN (Storage Node) -vaihe vahvistaa yksikön kapasiteetin, ja seuraava MLM (Multi Layer Metal) -vaihe luo ulkoisen virtalähteen ja sisäisen johdotuksen, ja koko etsaus (Etch) -suunnitteluprosessi on valmis.

Koska etsausteknikot (Etch) ovat pääasiassa vastuussa puolijohteiden kuvioinnista, DRAM-osasto on jaettu kolmeen tiimiin: Front Etch (ISO, BG, BLC); Middle Etch (GBL, SNC, M0); End Etch (SN, MLM). Nämä tiimit on myös jaettu valmistustehtävien ja laitepaikkojen mukaan.
Tuotantotehtävät vastaavat yksikkötuotantoprosessien johtamisesta ja parantamisesta. Valmistusasemilla on erittäin tärkeä rooli tuoton ja tuotteiden laadun parantamisessa muuttuvan ohjauksen ja muiden tuotannon optimointitoimenpiteiden avulla.
Laiteasemat ovat vastuussa tuotantolaitteiden hallinnasta ja vahvistamisesta, jotta vältetään etsausprosessin aikana mahdollisesti ilmenevät ongelmat. Laiteasemien ydinvastuu on varmistaa laitteiden optimaalinen suorituskyky.
Vaikka vastuut ovat selvät, kaikki tiimit työskentelevät yhteisen päämäärän eteen – eli tuotantoprosessien ja niihin liittyvien laitteiden hallintaan ja parantamiseen tuottavuuden parantamiseksi. Tätä varten jokainen tiimi jakaa aktiivisesti omia saavutuksiaan ja kehittämiskohteitaan sekä tekee yhteistyötä liiketoiminnan suorituskyvyn parantamiseksi.
Kuinka selviytyä miniatyrisointitekniikan haasteista

SK Hynix aloitti 8 Gb:n LPDDR4 DRAM -tuotteiden massatuotannon 10 nm (1a) luokan prosessiin heinäkuussa 2021.

Puolijohdemuistipiirikuviot ovat tulleet 10 nm:n aikakauteen, ja parannusten jälkeen yhteen DRAMiin mahtuu noin 10 000 solua. Siksi jopa etsausprosessissa prosessimarginaali on riittämätön.
Jos muodostunut reikä (Hole) 6 on liian pieni, se voi näyttää "avaamattomalta" ja tukkia sirun alaosan. Lisäksi, jos muodostunut reikä on liian suuri, voi tapahtua "silloitusta". Kun kahden reiän välinen rako on riittämätön, tapahtuu "siltaa", mikä johtaa keskinäisiin tartuntaongelmiin seuraavissa vaiheissa. Puolijohteita jalostettaessa reikien kokoarvot pienenevät vähitellen ja nämä riskit poistuvat vähitellen.
Yllä olevien ongelmien ratkaisemiseksi etsaustekniikan asiantuntijat jatkavat prosessin parantamista muun muassa muokkaamalla prosessireseptiä ja APC7-algoritmia sekä ottamalla käyttöön uusia etsaustekniikoita, kuten ADCC8 ja LSR9.
Asiakkaiden tarpeiden monipuolistuessa on noussut esiin toinenkin haaste – monituotetuotannon trendi. Tällaisten asiakkaiden tarpeiden täyttämiseksi kunkin tuotteen optimoidut prosessiolosuhteet on asetettava erikseen. Tämä on hyvin erityinen haaste insinööreille, koska heidän on saatava massatuotantoteknologia vastaamaan sekä vakiintuneiden että monipuolisten olosuhteiden tarpeita.
Tätä tarkoitusta varten Etchin insinöörit esittelivät "APC offset"10 -teknologian erilaisten johdannaisten hallintaan, jotka perustuvat ydintuotteisiin (Core Products), ja perustivat ja käyttivät "T-indeksijärjestelmää" erilaisten tuotteiden kokonaisvaltaiseen hallintaan. Näillä ponnisteluilla järjestelmää on jatkuvasti parannettu vastaamaan monituotetuotannon tarpeita.