半導體乾蝕刻技術

野尻一男 著、倪志榮 譯

  • 出版商: 白象文化
  • 出版日期: 2015-02-28
  • 定價: $250
  • 售價: 9.5$238
  • 貴賓價: 9.0$225
  • 語言: 繁體中文
  • 頁數: 176
  • ISBN: 9863581291
  • ISBN-13: 9789863581291
  • 相關分類: 半導體

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商品描述


      
     
第3章 各種材料的蝕刻
在本章,針對實際被使用於半導體製造程序的材料的蝕刻作解說。關於半導體製程的蝕刻大致分為:(1)Si系列的蝕刻;(2)介電層系列的蝕刻;(3)連線材料的蝕刻。在本章,舉例在各範疇中構成基礎技術的閘極蝕刻、孔洞系列的SiO2蝕刻、間隙壁蝕刻以及Al合金層積金屬結構的蝕刻,針對這些作詳細說明。在此並不侷限於只是各論,關於支配蝕刻的參數及其控制方法,也能夠理解的作解說。構成方式是關於這些蝕刻如果能先加以理解,對於其它材料也能有效的應用。例如,在閘極蝕刻,雖然針對Poly-Si閘極、WSi2/Poly-Si閘極、W/WN/Poly-Si閘極的蝕刻敘述,但是如果完全的理解這些,關於STI及W連線等的蝕刻,也能夠以類似的途徑構築製程。而且在閘極蝕刻,不僅是加工形狀,晶圓面內的圖型尺寸的偏差該如何降低,也是強烈的被要求。關於這點,也從支配圖型尺寸的晶圓面內均勻度的參數為何,還有其控制方法為何的觀點,加以解說。
SiO2的蝕刻機制與Si系列不同,而且適合蝕刻的電漿也不同。因此在本章針對蝕刻機制,以及支配蝕刻的關鍵參數,也深入的解說,並且能夠理解氣體系統的構成方法,以及間距狹窄的平行板型蝕刻機被使用的理由等。
在Al連線蝕刻方面,也談論到在製造工程上造成問題的Al腐蝕,並且針對其對策方法作解說。此外,關於連線,取代Al連線的Cu鑲嵌連線技術目前已成為主流,關於這點則在第六章的「新蝕刻技術」中敘述。

3.1 閘極蝕刻
首先一開始針對閘極蝕刻作敘述。閘極蝕刻的工程流程如同已經在第一章的圖1-5所說明。閘極乃決定電晶體特性的重要部分,特別是由於MOS電晶體的臨界電壓(Vth)取決於閘極尺寸,蝕刻完成後的尺寸(CD)的控制非常重要。在65nm之後的節點,邏輯元件的物理上閘極長度變成在45nm以下,接近25nm。在該處,不僅是CD本身的精度,CD的晶圓面內的偏差也強烈的被要求抑制變低。例如,在CD為30nm的閘極,就300mm晶圓面內的CD均勻度(3σ)而言,被要求須在3nm以下。蝕刻形狀理所當然被要求垂直形狀,而且,隨著微縮化的同時,對於愈來愈薄膜化的閘極氧化層,被要求須有高選擇比。就閘極材料而言,在邏輯元件是Poly-Si,而在DRAM則是WSi2/Poly-Si或W/WN/Poly-Si層積結構被使用中。

❶Poly-Si閘極蝕刻
在以前,氟氯化碳氣體也就是氟利昂(Freon)系列的氣體被廣泛使用於閘極蝕刻1)。然而,使用氟氯化碳時如下所述,由於氣體中的碳促進SiO2的蝕刻,使得對閘極氧化層難以獲得高選擇比。而且,由於所謂的環境問題,已經使得特定的氟利昂不能使用。在這樣的背景下,目前一般已經使用Cl系列及Br系列的氣體。具體而言,就是以Cl2及HBr為基礎的氣體系統。如同在第二章的2.3❷所述,由於Cl系列及Br系列的氣體容易獲得非等向性形狀,有利於獲得垂直的加工形狀。而且如同以下所說明,也能夠對底材的閘極氧化層獲得高選擇比。