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等離子體刻蝕面臨的挑戰(zhàn)
點擊量：493 日期：2023-08-21 編輯：硅時代
近幾十年來，等離子刻蝕技術(shù)已取得了長足發(fā)展。利用等離子刻蝕技術(shù)，人們得以準(zhǔn)確地雕刻器件結(jié)構(gòu)，從而為晶體管尺寸的縮小以及性能的提升提供了保障。但是，當(dāng)前的先進(jìn)芯片關(guān)鍵尺寸更小，有些還具有三維結(jié)構(gòu)（如FinFETs和3D NAND），這無疑對當(dāng)前的等離子刻蝕技術(shù)提出了挑戰(zhàn)。
均勻性一直是刻蝕工藝的一大考量。關(guān)鍵器件結(jié)構(gòu)尺寸的允許工藝誤差一般約為其自身尺寸的10%。例如，寬度為 10nm 的晶體管柵極結(jié)構(gòu)，其允許誤差僅為 1nm，相當(dāng)于3至4個原子層。
隨著結(jié)構(gòu)尺寸的不斷縮小，人們需要盡可能地降低由各種原因?qū)е碌墓に囌`差。不同尺寸的結(jié)構(gòu)在刻蝕中的速率差異是誤差產(chǎn)生的重要原因之一。這種深寬比相關(guān)刻蝕(ARDE)會導(dǎo)致高深寬比結(jié)構(gòu)的刻蝕速率要比低深寬比結(jié)構(gòu)的刻蝕速率低。
另一項挑戰(zhàn)則在于，刻蝕工藝需要在去除目標(biāo)材料的同時，完好地保留下一層材料。
例如，一個薄膜堆棧由多層材料組成，我們可能只要去除最上面的那層（材料 1），而同時不能去除或損壞下層（材料 2）。材料 1 和材料 2 的刻蝕速率比稱為“選擇比”，很多刻蝕工藝都要求具有極高的選擇比。
第三項挑戰(zhàn)在于，當(dāng)達(dá)到期望的深度之后，等離子體中的高能離子可能會導(dǎo)致硅片表面粗糙或底層損傷，這是需要極力避免的問題。對于最先進(jìn)的芯片，工程師們需要對上述參數(shù)進(jìn)行更嚴(yán)格的控制，以期獲得原子級高保真度。
