原子层腐蚀加剧

原子层腐蚀(ALE)市场开始升温,芯片制造商推动10纳米。

啤酒是一种很有前途的下一代蚀刻技术,已经在研发过去数年,但直到现在已经有很少或不需要使用它。与传统蚀刻工具,去除材料在连续的基础上,啤酒将选择性地、准确地去除目标材料在原子尺度。

现在正从实验室到工厂。应用材料例如,已正式进入下一代腐蚀市场,推出一个新工具技术。描述了其技术应用作为一个“极端选择性”蚀刻工具,虽然系统基本上属于泛型类别的啤酒。

与此同时,日立高新技术,林的研究和东京电子有限公司(TEL)也在研究酒的工具。

如果它实现了自己的承诺,这项技术可以帮助使下一波的记忆和逻辑器件。例如,在一个16 nm / 14 nm finFET,战壕或个人鳍之间的差距可能在大约40埃约10原子。(埃是0.1海里)。随着行业从10 nm迁移到7海里finFETs壕沟或鳍之间的差距将缩小到10到15埃或5原子。

通常情况下,芯片制造商使用一个蚀刻工具去除材料在制造这些微小的战壕内流。但有迹象表明,传统蚀刻工具正在努力做这个工作在这些先进的节点。为了执行这个艰巨的任务,该行业可能需要一类新的蚀刻工具如啤酒,可以有选择地删除超薄材料或仅仅是原子在不损害周围的结构。

“人们问我们这个水平的能力,”Shankar Venkataraman说,选择性去除产品部门的总经理在应用材料。”当你谈论原子水平,你谈论的是一个非常好的程度的腐蚀。差距可能10或15埃。你必须把材料从这些缝隙内选择性地。”

啤酒只是一个芯片扩展所需的技术。事实上,这个行业需要大量的创新技术,可以处理结构在原子水平。

“我们需要采取一种不同的方法,”里克Gottscho说,全球产品的执行副总裁林的研究,在最近发表主旨演讲时相比先进光刻技术会议。“这种方法是原子层处理。”

原子层处理包括啤酒和相关技术,原子层沉积(“肾上腺脑白质退化症”)。肾上腺白质退化症患者是一个过程,一般来说,存款材料分层技术在原子层面,使薄和保形电影设备上。啤酒就进入工厂时,ALD已经生产了好几年。ALD用于多个应用程序,比如high-k /金属门和多个模式。

展望未来,芯片制造商将使用ALD和啤酒在选择应用程序中,虽然有一些权衡。ALD和啤酒都是慢的和更昂贵的比传统的工具。因此,芯片制造商将继续使用传统的沉积和蚀刻工具工厂为主力的应用程序。

啤酒是什么?
腐蚀,消除材料的艺术结构,工厂是一个关键的步骤。用于生产的大多数,如果不是全部,设备类型,如模拟、逻辑、记忆和微机电系统。

一般来说,腐蚀增长速度快于整体设备市场,由于多个模式的记忆和逻辑。沉积和蚀刻是多模式的关键步骤。

总的来说,腐蚀设备市场在2015年达到62亿美元,较2014年增长11%,Gartner分析师Takashi Ogawa表示。整个晶圆工厂设备(WFE)市场在2015年下降了1.3%,根据Gartner。

“在我们第一季度预测,我们认为腐蚀市场将有积极的增长到62.21亿年的2016美元,而总WFE市场将是负的1.8%,”小川表示。

与此同时,腐蚀可分为两个categories-wet和干燥。湿蚀刻使用液体化学品去除材料。干蚀刻,两个市场的更大,离子轰击在一个表面上是去除材料。

几十年来,芯片制造商使用干蚀刻技术,称为反应离子刻蚀(RIE),在工厂。RIE是一个持续的技术,这意味着在整个过程中反应发生。

RIE工具是快速和可靠的,但也有一些问题。“在早期,我们只是有一个电源和一些气体,”林Gottscho说。“现在我们有20气体和多个电源。”

离子的化学反应还包括一个复杂的混合物和中性色。“这是一个难以控制的汤,“Gottscho说。

还有其他问题。“在传统的定向腐蚀装置,将等离子体晶片的正上方,实际上轰击离子的晶片,“马特Cogorno说,全球产品经理在应用材料。“我们不想做的事,因为这将会伤害到我们的晶片。所以对于某些应用程序,你要非常温和的化学腐蚀,我们只希望激进的物种。”

总之,RIE以及湿蚀刻,将继续在工厂中使用。但是他们被拉伸到极限,至少对一些更困难的应用程序在内存和逻辑。

为了解决这些问题,该行业发展啤酒。但是啤酒已经在研发多年来由于挑战与吞吐量和其他问题。现在,啤酒终于准备就绪。

但究竟什么是啤酒和选择性去除吗?“啤酒与etch-cycle单层蚀刻动力学从蚀刻剂蚀刻产品吸附解吸,”Gartner的Ogawa说。”与此同时,选择性去除一般由掩蔽蚀刻所选材料或空间。”

在这两种情况下,技术正试图实现相同的目标。“你沉积多种材料,然后有选择地删除你不想要的,”应用的Cogorno说。“[它]能够移除一个物质有选择性地暴露在晶片的所有其他的。”

然而,并不是所有的啤酒的工具都是相同的。工具厂商菲尔丁或发展啤酒似乎采取不同的方法。

一段时间,林研究讨论啤酒。基本上,该公司正在实施更多的传统的和连续的啤酒的过程。为此,首先注入所需的化学室和分散的表面上。这一步中,被称为“反应”,形成了一个表面活性层。然后,有一个清除步骤中,被称为“反应B。“在这一步中,离子或其它化学去除不想要的部分结构。然后重复的步骤。

一般来说,氯是一种更常见的反应物(反应)用于硅、锗和III-V材料,根据林研究。氩可以用于去除步骤。总的来说,啤酒行业已经20材料评估,根据林。

还有其他方法。例如,应用材料推出生产者Selectra系统。“在我们室,有两个地区。顶部区域是我们创建化学蚀刻。我们使用等离子体生成化学蚀刻。离子的混合物,自由基和中性色,“应用Cogorno说。

块的系统还包括硬件干扰离子,使所需的表面化学驱散。视线外更重要的是,这是一个技术。“这是如何生成与极端的选择性,免受伤害的化学腐蚀”Cogorno说。

与此同时,日立高新技术有两个啤酒产品。“我们利用一个ECR技术与几个硬件修改为高吞吐能力,“洋平Ishii说,美国日立高新技术高级工艺工程师。“其他室提供反向退化过程能力没有表面损坏non-etched层。”

啤酒都是面向逻辑与记忆。“只要需要高选择性、低损伤,啤酒可以候选人之一,“Ishii说。“不过,在这一点上,我们的目标市场是基于逻辑的处理。sub-10nm逻辑技术节点,一些蚀刻过程需要非常高的选择性/低伤害。

“酒是一种技术的推动者,目前针对有限数量的层。一些关键的干蚀刻工艺,需要极高的选择性,和最小的伤害,可能取代啤酒过程。由于缓慢的过程吞吐量目前,一些过程可能不会被取代。并不是所有的流程需要原子级别控制腐蚀,”石井说。

啤酒和选择性去除显而易见的好处,但该行业面临一些挑战与新的和传统的蚀刻技术先进的节点。

说:“所有这一切都归结到变异大卫油炸,首席技术官Coventor。“7海里的公差在这些过程,得到原子尺度,如果他们已经不存在了。这些强烈的过程的一个重要驱动公差多模式方案被用于保存在等待EUV行业在一起。

“传统沉积和蚀刻过程一直在调整变化惊人的水平。这并不是名义过程目标的挑战,”炸说。“这是事实,如果老师敲了一个额外的硅原子,你刚刚介绍了当地half-nm变异。”

考虑到这些问题,沉积和蚀刻需要工作在串联高级节点。“这意味着这些过程将需要改造的存款或删除单原子层的一次,”他说。

肾上腺白质退化症患者和啤酒,但是原子水平的过程,包括将用于一些但不是所有层。“这将是非常困难的让这些过程有效成本,相比传统沉积和蚀刻,”他说。“所以,这些(原子水平)的插入过程真的需要手术。工程师需要非常聪明的优先沉积和蚀刻应用,减少的变化是值得额外的时间和成本过程。”

ALE应用
所以,下一个问题是清楚的:将芯片制造商使用ALE和选择性去除?

事实上,有越来越多的潜在的应用。“作为设备相应减少,很难消除界面氧化层在较小的接触使用传统干蚀刻,”Han Jin Lim说,三星半导体的研发中心的技术成员。“通过使用啤酒,我们预计删除界面氧化层像原生氧化有效。”

啤酒是理想的其他应用程序。“在其他情况下,硅损害附近的晶体管将减少啤酒,”林说。

更重要的是,啤酒可用于一些更困难的步骤在finFET流。如上所述,能够去除材料在小沟finFETs只是一个应用程序。

另一个应用程序是多个模式。第一步之一finFET流模式设备使用自对准双或四模式。

流,spacer-based结构必须是统一的。“极端需要选择性氮化硅垫片,”应用的Cogorno说。“为了使这项工作,您需要删除这个硅完全没有任何残留在底部也会搞砸你的模式。”

与此同时,鳍修剪是另一个应用程序。例如,在英特尔的第一代finFETs 22纳米,鳍是相对较短和锥形。然后,在14 nm,英特尔去更高和更薄的鳍。鳍也更多的矩形形状。高和矩形翼使更多的驱动电流的装置。

其他芯片制造商都朝着同一个方向。鱼鳍的形状和大小必须精确。如果他们不精确,鳍必须削减工厂流。

能够减少在10纳米,这些结构将变得更加困难。按比例缩小的鳍,他们需要稀释剂和高。你需要精心修剪它。你如何精心修剪等离子体轰击,无需破坏吗?“应用的Venkataraman说。“与选择性去除我们能够移除只要6埃的材料在我们的过程中,不仅仅是一点点2原子硅的。”

除了finFETs,啤酒将的关键之一,使下一代gate-all-around场效应晶体管或晶体管纳米线场效应晶体管。此外,啤酒还可以用于3 d NAND和DRAM。

时间会告诉我们如果啤酒将履行其承诺。但芯片制造商可能很少或根本没有选择,让它工作,尤其当他们继续处理芯片在原子水平。

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