牛津仪器集团成员
扩展

原子层刻蚀 (ALE)

ALE是一种先进的刻蚀技术,可以针对较浅的微结构进行出色的深度控制。 随着器件微结构尺寸越来越小,要达到器件的更高性能可以通过ALE技术所具有的精度来实现。

在如今的先进微电子器件制造中,高保真度的图案转移(刻蚀)是至关重要的。随着特征尺寸缩小至亚10纳米级别,以及新型器件采用超薄的二维材料,对原子尺度保真度的需求不断增加。

原子层刻蚀(ALE)技术克服了传统(连续)刻蚀技术在原子尺度上的局限性,因而受到越来越多的关注。基于等离子体的原子层刻蚀是一种气体投放和离子轰击的循环刻蚀过程,可逐层去除材料,并有潜力以极低损伤去除单层原子。

工艺优势

  • 可实现刻蚀层的高深度精度
  • 最大可加工200 mm的晶圆,典型均匀度<±2%
  • 利用先进的技术对刻蚀深度进行高度控制
  • 对衬底的损害小
  • 可与标准ICP结合使用
请求更多信息 下载宣传册

原子层刻蚀工艺

原子层刻蚀通常包括4个步骤的周期,根据需要可重复多次,以达到所需的刻蚀深度。以下是使用 Cl2/Ar进行AlGaN刻蚀的ALE示例:

步骤 1) 对基底进行刻蚀气体的投放,刻蚀气体吸附在刻蚀材料上并与之发生反应。通常,刻蚀气体经等离子体解离以增强吸附速率。通过正确选择投放气体和参数,这个步骤可以实现自限制,即在吸附一层分子后化学投放停止。

步骤 2) 清除所有剩余的投放气体

步骤 3) 用低能惰性离子轰击表面,去除已发生反应的表面层。如果离子的能量足以去除化学修饰层,但不足以(溅射)刻蚀下层块状材料,这可能是自限制。

步骤 4)清除腔室内的刻蚀产物。

原子层刻蚀的优势

  • 采用低离子能量,刻蚀损伤小
  • 精确控制刻蚀深度
  • 超薄层去除
  • 自限制行为
  • 选择性高,因为可对剂量气体和离子能量进行定制,以尽量减少对掩膜层或底层材料的刻蚀
  • 刻蚀速率受刻蚀特征长宽比的影响较小(即减少ARDE),因为自由基的供应和表面离子轰击已分成独立的步骤
  • 由于具有自限性,均匀性得到改善
  • 刻蚀表面光滑
  • 由于依赖离子轰击,因此具有各向异性
Read the article

原子层刻蚀:用途何在?

请阅读我们在《复合半导体》杂志上发表的文章

原子层刻蚀有望提高基于氮化镓的HEMT的质量,并消除与高刻蚀率相关的损伤。

由Mike Cooke博士和Andy Goodyear博士为《复合半导体》杂志撰写。

  • 低至10ms的快速配方控制
  • 具备原子层沉积式气体剂量输送,开闭响应时间为10毫秒
25nm wide Si trenches etched to 110nm depth by ALE, HSQ mask still in place

经过ALE加工,将25nm宽的Si沟槽刻蚀至110nm深,HSQ掩膜仍保留在原位。

对二硫化钼(MoS2)的ALE在刻蚀后不显示任何Raman缺陷峰,凸显了ALE的低损伤刻蚀能力。

200次ALE周期氮化铝表面粗糙度,左图表示刻蚀前(Ra = 600pm),右图表示刻蚀后(Ra = 300pm)。ALE已经使表面变得更加光滑

广泛的材料范围

ALE适用于多种材料,包括 Si、a-Si、MoS2、SiO2、GaN、AlGaN、III-V’s、Si3N4、石墨烯、HfO2、ZrO2、Al2O3和金属等。

刻蚀的材料

投放气体

刻蚀气体

MoS2

Cl2

Ar

Si or a-Si

Cl2

Ar

SiO2

CHF3 or C4F8

Ar or O2

AlGaN or GaN

Cl2, BCl3

Ar

AlGaN or GaN

N2O

BCl3

GaAs or AlGaAs

Cl2, BCl3

Ar

InP or InGaAsP etc.

CH4

Cl2

SiN

H2

Ar

Al2O3

BCl3

Ar

Graphene

O2

Ar

HfO2, ZrO2

Cl2, BCl3

Ar

氮化镓ALE工艺周期

使用和不使用氯剂量时的氮化铝刻蚀周期

PlasmaPro 100 ALE

我们的原子层刻蚀设备拥有13年以上的丰富经验。主要特点包括:

  • 投放气体脉冲低10毫秒,提供出色的投放气体数量控制
  • 快速的配方控制,低至10毫秒
  • 出色的离子能量控制,功率控制可低至0.3瓦特,增量为0.1瓦特
  • 将传统刻蚀和原子层刻蚀结合在一个工具中,可通过软件配方控制进行模式选择
  • 腔体和源设计经过验证,适用于原子层刻蚀和标准刻蚀
  • 拥有专利的硬件设计(美国专利号10,008,369 B2)
请求报价
下载宣传册

Related Products

沪ICP备17031777号-1 公安机关备案号31010402003473