Masque rigide en nitrure, carbone, métal, etc. utilisé lorsque la résine seule ne tient pas, par exemple pour graver des trous profonds.
Nom japonais: ハードマスク
« Masque dur » apparaît dans 6 questions d'entraînement réparties sur 4 thèmes, dont Dépôt (CVD et PVD), Gravure, Procédés d'interconnexion.
Domaine: Gravure
La résine destinée aux motifs fins est mince, souvent environ 100 nm, notamment parce que des lignes de résine hautes et étroites s'effondrent. La gravure consomme aussi le masque, et la sélectivité, vitesse de gravure de la cible divisée par celle du masque, détermine la perte : à 100 nm/min pour l'oxyde et 20 nm/min pour le masque, la sélectivité vaut 5, donc graver 500 nm d'oxyde consomme 100 nm de masque ; en tenant compte de la surgravure et de l'érosion des bords, il faut environ 150–200 nm. Un masque dur, film inorganique ou carboné qui résiste bien mieux à la gravure principale, lève cette limite.
On dépose d'abord l'empilement de films, puis la lithographie définit les motifs dans la résine. Une courte gravure transfère le motif dans le masque dur, la résine peut être retirée, et le masque dur définit la gravure principale. Les schémas multicouches enchaînent ce principe : dans un empilement tricouche, la résine définit une fine couche antireflet contenant du silicium, qui sert à son tour de masque pour la gravure à base d'oxygène d'une épaisse couche de carbone, car le plasma d'oxygène retire le carbone mais attaque à peine les films contenant du silicium. Le carbone épais sert ensuite de masque pour le film cible.
Le masque dur doit résister à la chimie qui grave la cible. Le nitrure de silicium, l'oxyde ou l'oxynitrure servent de masque pour la gravure du silicium et du polysilicium ; le carbone amorphe ou le polysilicium pour la gravure de l'oxyde aux gaz fluorocarbonés ; le nitrure de titane a été utilisé comme masque dur métallique pour les tranchées dans les diélectriques low-k. Pour les trous très profonds à fort rapport d'aspect des 3D NAND, on utilise des masques durs en carbone amorphe de plusieurs micromètres d'épaisseur, dont le dépôt, la gravure et le retrait constituent des étapes majeures du procédé. Le carbone se retire facilement par décapage plasma à l'oxygène, alors que les masques métalliques nécessitent un retrait humide.
Les masques durs définissent aussi la géométrie, au-delà de la simple résistance à la gravure. Dans le double ou quadruple patterning auto-aligné, les espaceurs déposés sur des mandrins puis gravés deviennent le masque dur qui fixe la largeur des lignes. Dans les schémas de vias auto-alignés, on conserve le masque dur ayant servi à graver les tranchées d'interconnexion, ou on place sur les lignes des capots de matériau distinct, afin que la gravure du via reste confinée dans la largeur de la ligne visée même avec quelques nanomètres de désalignement, évitant ainsi les courts-circuits avec les lignes voisines à pas serré.
Réponse : B. Masque d'oxydation LOCOS, couche d'arrêt CMP, film de protection de surface (passivation)
Le nitrure de silicium est peu perméable à l'oxygène, à l'humidité et aux ions comme le sodium, dur, et offre une bonne sélectivité de gravure vis-à-vis de l'oxyde. Il sert de masque pour l'oxydation localisée (LOCOS), de couche d'arrêt CMP pour la formation des STI, de film de passivation protégeant la surface de la puce, de couche d'arrêt de gravure et de masque dur, d'espaceur de grille et de protection pour les contacts autoalignés. Sa permittivité relative, d'environ 7, le rend peu utilisé entre interconnexions.
Réponse : B. Pulvérisation réactive
La pulvérisation réactive ajoute à l'argon un gaz réactif comme l'azote ou l'oxygène et fait réagir le métal pulvérisé avec ce gaz pour former des films de nitrure ou d'oxyde. Certaines cibles composées sont fragiles ou peu conductrices ; cette méthode a l'avantage d'obtenir un film composé à partir d'une cible métallique facile à manipuler, la composition étant réglée par le débit de gaz. Le TiN sert de barrière, de masque dur et d'ajustement du travail de sortie des grilles métalliques.
La résine photosensible est un polymère directement structuré par lithographie, mais elle s'érode rapidement dans le plasma. Un masque dur est un film résistant, nitrure, oxyde, carbone ou métal, structuré à l'aide de la résine, qui résiste ensuite à des gravures longues et agressives.
Le carbone amorphe se grave très lentement dans les plasmas fluorocarbonés utilisés pour l'oxyde et le nitrure : une couche épaisse peut donc tenir pendant des gravures profondes, puis être facilement retirée par décapage plasma à l'oxygène sans endommager le film gravé.
On divise la profondeur de gravure visée par la sélectivité pour estimer la consommation du masque, puis on ajoute une marge pour la surgravure et l'érosion des coins. Pour 500 nm d'oxyde avec une sélectivité de 5, environ 100 nm sont consommés ; une épaisseur d'environ 150–200 nm offre donc une marge sûre.
Il sert de masque pour l'oxydation localisée (LOCOS), de couche d'arrêt CMP pour la formation des STI, de film de passivation protégeant la surface de la puce, de couche d'arrêt de gravure et de masque dur, d'espaceur de grille et de protection pour les contacts autoalignés.
Quelle utilisation du nitrure de silicium (Si3N4) est corre…Le TiN sert de barrière, de masque dur et d'ajustement du travail de sortie des grilles métalliques.
Comment appelle-t-on la méthode consistant à pulvériser une…Ce type de masque en film inorganique ou analogue est un masque dur.
Comment appelle-t-on le masque en nitrure, en carbone ou an…Si la sélectivité est insuffisante, on épaissit le masque ou on passe à un masque dur.
Si la vitesse de gravure de l'oxyde est de 100 nm/min et la…Avec le via auto-aligné, on conserve le masque dur ayant servi à graver les tranchées ou l'on dépose sur la face supérieure des interconnexions une couche d'un matériau différent, de sorte que la gravure du via soit limitée à la largeur de l'interconnexion visée ; même en cas de décalage, il ne se connecte pas à l'interconnexion voisine.
Quelle technique forme les vias de façon auto-alignée sur l…Sélectivité LOCOS CMP STI (isolation par tranchées peu profondes) Pulvérisation réactive Débit (throughput) Travail de sortie 3D NAND Érosion Surgravure