引言

低溫蝕刻在低溫下去除高縱橫比器件中的材料，盡管它一直是一個具有挑戰(zhàn)性的過程。低溫蝕刻難以控制，并且需要在晶圓廠中使用專門的低溫氣體，這很昂貴。（江蘇英思特半導體科技有限公司）

低溫蝕刻開發(fā)于 1980 年代，有一些優(yōu)點，但它主要用于 MEMS 和其他設備的研發(fā)，而不是生產(chǎn)。該行業(yè)實際上并不銷售低溫蝕刻系統(tǒng)。但多年來，一些工具供應商銷售了具有低溫功能的蝕刻工具。純粹主義者認為，在負 100°C（負 148°F）或更低溫度下進行的蝕刻構成低溫蝕刻。（江蘇英思特半導體科技有限公司）

低溫蝕刻，有時稱為低溫蝕刻，是在設備中實現(xiàn)深硅或高縱橫比 (HAR) 蝕刻的兩種方法之一，其中的特征是長、窄和深。另一種也是最流行的方法是兩步博世工藝，您可以蝕刻掉結構的一部分，然后在環(huán)境溫度下對其進行鈍化。然后重復該過程，直到蝕刻完成。（江蘇英思特半導體科技有限公司）

圖 1：高縱橫比的低溫蝕刻

什么是蝕刻？

蝕刻是從晶圓上蝕刻或去除材料以創(chuàng)建設備特征的工藝步驟，分為濕法和干法兩類。濕法蝕刻使用液體化學品去除材料。通常，低溫蝕刻、原子層蝕刻和其他類型屬于此類。然而，低溫蝕刻不同于ALE。正在投入生產(chǎn)的 ALE 可以在原子尺度上選擇性地去除目標材料。（江蘇英思特半導體科技有限公司）

然而，在許多干法蝕刻系統(tǒng)中，晶圓位于蝕刻系統(tǒng)的反應器中，等離子體用作來源。系統(tǒng)中引入氣體，等離子體分解氣體，產(chǎn)生離子和反應性中性物質。然后，離子和物質轟擊晶圓的選定部分，從而去除器件中的材料。（江蘇英思特半導體科技有限公司）

等離子蝕刻系統(tǒng)配置有幾種類型的反應器之一，例如電容耦合等離子體 (CCP) 和電感耦合等離子體 (ICP) 等。基于 CCP 等離子源的蝕刻機由一個反應器和兩個金屬電極組成。晶圓位于兩個電極之間的平臺上。使用射頻電源，在電極之間產(chǎn)生電場，從而釋放離子。在工廠中，最先進的蝕刻機是基于 ICP 的。這些蝕刻機類似于 CCP 系統(tǒng)，但 ICP 源通過電磁感應產(chǎn)生能量。

凍結的內存和邏輯

然而，現(xiàn)在低溫蝕刻正從實驗室逐漸接近晶圓廠。該技術正在針對 3D NAND進行評估。與今天的2D結構平面NAND不同，3D NAND類似于垂直摩天大樓，其中存儲單元的水平層堆疊，然后使用微小的垂直通道連接。3D NAND 通過器件中堆疊的層數(shù)來量化。隨著添加更多層，位密度增加。

如今，3D NAND 供應商正在出貨64層設備，96層產(chǎn)品也在不斷增加。在幕后，供應商正在開發(fā)128層和256層產(chǎn)品。3D NAND 流程從襯底開始。然后，使用化學氣相沉積，在基板上沉積一層材料，然后在頂部沉積另一層。該過程重復幾次，直到給定的設備具有所需的層數(shù)。（江蘇英思特半導體科技有限公司）

然后是流程中最困難的部分——HAR蝕刻。為此，蝕刻工具必須從器件堆疊的頂部鉆出微小的圓形通道到底部基板。此步驟使用RIE蝕刻機執(zhí)行。蝕刻機通過用離子轟擊表面來創(chuàng)建微小的通道。但隨著蝕刻工藝深入通道，離子數(shù)量可能會減少。這減慢了蝕刻速率。更糟糕的是，可能會出現(xiàn)不需要的 CD 變化。理論上，對于這種應用，低溫蝕刻機將在低溫下鉆出微小的孔。這使得側壁在蝕刻過程中保持低溫，從而允許離子在不中斷的情況下進一步向下移動孔。

審核編輯 黃宇