作者：泛林集團(tuán)高級(jí)副總裁兼刻蝕業(yè)務(wù)部總經(jīng)理Vahid Vahedi

近日，泛林集團(tuán)推出三款開創(chuàng)性的選擇性刻蝕產(chǎn)品：Argos?、Prevos?和Selis?。

這些突破性產(chǎn)品旨在補(bǔ)充和擴(kuò)展泛林集團(tuán)行業(yè)領(lǐng)先的刻蝕解決方案組合，使芯片制造商能夠以超高的選擇性和埃米級(jí)的精度刻蝕和修改薄膜，以實(shí)現(xiàn)最先進(jìn)的集成電路(IC)性能并加速其3D路線圖。

在我分享泛林集團(tuán)特有的選擇性刻蝕方法之前，讓我們先來了解一下，在3D時(shí)代創(chuàng)造下一代芯片所面臨的復(fù)雜挑戰(zhàn)。

對(duì)精度的需求

微縮（即縮小芯片中的微小器件，如晶體管和存儲(chǔ)單元）從來都不是容易的事情，但要想讓下一代先進(jìn)邏輯和存儲(chǔ)器件成為現(xiàn)實(shí)，就需要在原子級(jí)的尺度上創(chuàng)造新的結(jié)構(gòu)。當(dāng)處理這么小的維度時(shí)，可以變化的空間微乎其微。

更為復(fù)雜的是，需要各向同性地、或者說在所有方向上均勻地去除材料。因此，為了芯片的更優(yōu)性能而改變器件架構(gòu)，就需要新的工藝。例如，在環(huán)柵(GAA)結(jié)構(gòu)中，犧牲的SiGe層需要通過各向同性刻蝕來部分或全部去除，但又不能對(duì)相鄰的硅層造成損失或破壞。

從finFET到GAA的過渡驅(qū)動(dòng)了關(guān)鍵的各向同性選擇性刻蝕要求

精密選擇性刻蝕和表面處理

如下圖所示，精密選擇性刻蝕的挑戰(zhàn)在下列四種材料示例中能夠得到最好的呈現(xiàn)，在滿足控制各向同性輪廓角的情況下，精確地刻蝕下圖中的材料（綠色部分），而不刻蝕或損壞任何其他層。

精密表面處理需要對(duì)其中一層的材料屬性進(jìn)行修改，以保證在不損壞或修改其他層的情況下提高器件性能。

新材料需要精確的能量調(diào)諧

如今在創(chuàng)建器件結(jié)構(gòu)時(shí)，一個(gè)比較常見的處理步驟是去除硅(Si)層，同時(shí)留下氧化硅(SiO2)層。在基于離子的刻蝕中，我們通過使用可以保護(hù)不需要被去除層的掩膜來控制去除哪些薄膜。

通過使用我們的選擇性刻蝕產(chǎn)品，我們可以選擇性地僅去除硅并留下氧化硅，方法是制造能量極低的刻蝕劑，其能量僅大于Si-Si鍵合能(3.4 eV)、但小于硅和氧(Si-O)鍵合能(8.3 eV)，使其在相對(duì)較小的范圍內(nèi)(4.9 eV)。

然而，新材料的能量范圍要小得多。例如，在GAA器件中僅去除SiGe層而不去除相鄰的Si層需要在小于0.3 eV的范圍內(nèi)的能量調(diào)諧。

真正精確的選擇性刻蝕需要先進(jìn)的高分辨率能量調(diào)諧作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本部分。這種能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了傳統(tǒng)“塊狀”刻蝕方法所支持的性能水平。此外，它需要增加步驟、工藝和腔室的復(fù)雜組合，以滿足原子層精度的嚴(yán)格要求，這是泛林集團(tuán)選擇性刻蝕產(chǎn)品設(shè)計(jì)的核心。

新材料推動(dòng)了對(duì)高分辨率能量調(diào)諧的需求

Argos、Prevos和Selis選擇性刻蝕提升到新的水平

泛林集團(tuán)全新的精密選擇性刻蝕和表面處理設(shè)備組合有望加速芯片制造商的3D邏輯和存儲(chǔ)路線圖，這是半導(dǎo)體行業(yè)一次重大的進(jìn)化式飛躍。

• Argos能提供革命性全新選擇性表面處理方式，其創(chuàng)新的MARS?（亞穩(wěn)態(tài)活性自由基源）可以產(chǎn)生非常溫和的自由基等離子體，這是先進(jìn)邏輯應(yīng)用中高度選擇性表面改性所必需的。
• Prevos采用化學(xué)蒸汽反應(yīng)器，用于極低能量下高精度的選擇性刻蝕。泛林集團(tuán)開發(fā)了一種全新專有化學(xué)催化劑，專門用于要求極高選擇性的應(yīng)用，如天然氧化物突破、精密修整和凹槽。
• Selis通過使用低能量自由基源控制等離子體，將能量調(diào)諧提升到一個(gè)全新的水平。它還具有極低的能量處理模式，專為選擇性必須超高的極端應(yīng)用而設(shè)計(jì)，例如對(duì)于形成GAA結(jié)構(gòu)非常關(guān)鍵的SiGe選擇性刻蝕步驟。這個(gè)過程十分精確，Selis可以在不損壞關(guān)鍵硅層的前提下刻蝕SiGe層。

通過協(xié)作實(shí)現(xiàn)更大的創(chuàng)新

為了支持客戶的3D路線圖，我們需要在源技術(shù)、化學(xué)成分、材料科學(xué)和其他重要的腔室硬件設(shè)計(jì)方面進(jìn)行大膽的新開發(fā)。我為泛林集團(tuán)的團(tuán)隊(duì)感到非常自豪，他們讓這些產(chǎn)品成為現(xiàn)實(shí)，其中包括一些頂級(jí)的技術(shù)專家，他們專注于開發(fā)源技術(shù)和顛覆性的腔室硬件設(shè)計(jì)；一群出色的化學(xué)家，他們致力于開發(fā)新的化學(xué)成分，以支持我們?cè)诳涛g工藝和表面處理方面的創(chuàng)新方法。通過與客戶、技術(shù)專家和產(chǎn)品團(tuán)隊(duì)的合作，他們已經(jīng)在選擇性刻蝕創(chuàng)新方面實(shí)現(xiàn)突破，這將使世界領(lǐng)先的芯片制造商得以提供下一代3D邏輯和存儲(chǔ)設(shè)備。

近期會(huì)議

2022年5月24日，由ACT雅時(shí)國際商訊主辦，《半導(dǎo)體芯科技》&CHIP China晶芯研討會(huì)將在蘇州·金雞湖國際會(huì)議中心隆重舉行!屆時(shí)業(yè)內(nèi)專家將齊聚姑蘇，與您共探半導(dǎo)體制造業(yè)，如何促進(jìn)先進(jìn)制造與封裝技術(shù)的協(xié)同發(fā)展。大會(huì)現(xiàn)已啟動(dòng)預(yù)約登記，報(bào)名鏈接：http://w.lwc.cn/s/ZFRfA3

關(guān)于我們

《半導(dǎo)體芯科技》（Silicon Semiconductor China, SiSC）是面向中國半導(dǎo)體行業(yè)的專業(yè)媒體，已獲得全球知名雜志《Silicon Semiconductor》的獨(dú)家授權(quán)；本刊針對(duì)中國半導(dǎo)體市場特點(diǎn)遴選相關(guān)優(yōu)秀文章翻譯，并匯集編輯征稿、國內(nèi)外半導(dǎo)體行業(yè)新聞、深度分析和權(quán)威評(píng)論、產(chǎn)品聚焦等多方面內(nèi)容。由雅時(shí)國際商訊（ACT International）以簡體中文出版、雙月刊發(fā)行一年6期。每期紙質(zhì)書12,235冊(cè)，電子書發(fā)行15,749，內(nèi)容覆蓋半導(dǎo)體制造工藝技術(shù)、封裝、設(shè)備、材料、測試、MEMS、IC設(shè)計(jì)、制造等。每年主辦線上/線下 CHIP China晶芯研討會(huì)，搭建業(yè)界技術(shù)的有效交流平臺(tái)。