低温蚀刻重新出现_

引言

低温蚀刻在低温下去除高纵横比器件中的材料，尽管它一直是一个具有挑战性的过程。低温蚀刻难以控制，并且需要在晶圆厂中使用专门的低温气体，这很昂贵。（江苏英思特半导体科技有限公司）

低温蚀刻开发于 1980 年代，有一些优点，但它主要用于 MEMS 和其他设备的研发，而不是生产。该行业实际上并不销售低温蚀刻系统。但多年来，一些工具供应商销售了具有低温功能的蚀刻工具。纯粹主义者认为，在负 100°C（负 148°F）或更低温度下进行的蚀刻构成低温蚀刻。（江苏英思特半导体科技有限公司）

低温蚀刻，有时称为低温蚀刻，是在设备中实现深硅或高纵横比 (HAR) 蚀刻的两种方法之一，其中的特征是长、窄和深。另一种也是最流行的方法是两步博世工艺，您可以蚀刻掉结构的一部分，然后在环境温度下对其进行钝化。然后重复该过程，直到蚀刻完成。（江苏英思特半导体科技有限公司）

图 1：高纵横比的低温蚀刻

什么是蚀刻？

蚀刻是从晶圆上蚀刻或去除材料以创建设备特征的工艺步骤，分为湿法和干法两类。湿法蚀刻使用液体化学品去除材料。通常，低温蚀刻、原子层蚀刻和其他类型属于此类。然而，低温蚀刻不同于ALE。正在投入生产的 ALE 可以在原子尺度上选择性地去除目标材料。（江苏英思特半导体科技有限公司）

然而，在许多干法蚀刻系统中，晶圆位于蚀刻系统的反应器中，等离子体用作来源。系统中引入气体，等离子体分解气体，产生离子和反应性中性物质。然后，离子和物质轰击晶圆的选定部分，从而去除器件中的材料。（江苏英思特半导体科技有限公司）

等离子蚀刻系统配置有几种类型的反应器之一，例如电容耦合等离子体 (CCP) 和电感耦合等离子体 (ICP) 等。基于 CCP 等离子源的蚀刻机由一个反应器和两个金属电极组成。晶圆位于两个电极之间的平台上。使用射频电源，在电极之间产生电场，从而释放离子。在工厂中，最先进的蚀刻机是基于 ICP 的。这些蚀刻机类似于 CCP 系统，但 ICP 源通过电磁感应产生能量。

冻结的内存和逻辑

然而，现在低温蚀刻正从实验室逐渐接近晶圆厂。该技术正在针对 3D NAND进行评估。与今天的2D结构平面NAND不同，3D NAND类似于垂直摩天大楼，其中存储单元的水平层堆叠，然后使用微小的垂直通道连接。3D NAND 通过器件中堆叠的层数来量化。随着添加更多层，位密度增加。

如今，3D NAND 供应商正在出货64层设备，96层产品也在不断增加。在幕后，供应商正在开发128层和256层产品。3D NAND 流程从衬底开始。然后，使用化学气相沉积，在基板上沉积一层材料，然后在顶部沉积另一层。该过程重复几次，直到给定的设备具有所需的层数。（江苏英思特半导体科技有限公司）

然后是流程中最困难的部分——HAR蚀刻。为此，蚀刻工具必须从器件堆叠的顶部钻出微小的圆形通道到底部基板。此步骤使用RIE蚀刻机执行。蚀刻机通过用离子轰击表面来创建微小的通道。但随着蚀刻工艺深入通道，离子数量可能会减少。这减慢了蚀刻速率。更糟糕的是，可能会出现不需要的 CD 变化。理论上，对于这种应用，低温蚀刻机将在低温下钻出微小的孔。这使得侧壁在蚀刻过程中保持低温，从而允许离子在不中断的情况下进一步向下移动孔。

审核编辑 黄宇