处理原子

芯片制造商正在增加一个新的范围的设备架构,如3 d NAND和finFETs。但支持当前和未来的设备、IC供应商将需要新的突破,包括工具可以处理微小结构和电影,甚至在原子水平。

这个问题?存在差距的技术,可以处理芯片在原子水平。

寻求填补差距的一部分,应用材料公司已推出了新一代原子层沉积(ALD)工具和一个新的蚀刻系统。和西方在本周的半导体贸易展在旧金山,林研究和其他人把工具在这个领域。

有一个迫切需要这样的工具。“如果你看看路线图,有很多小和大的创新是必须的,“说Steegen,高级副总裁在Imec工艺,在最近的一次采访中。“你不能销一个。这一事实EUV是需要的是明确的。我们也需要正确的“肾上腺脑白质退化症”的材料。尺寸太小了。所以你如何建立彼此的堆栈顶部是至关重要的。”

当前和未来的设备需要与薄结构,精确和保形的电影。和芯片制造商将继续处理芯片配备一个有限数目的原子。例如,英特尔的第一代finFETs,基于一个22纳米的过程,只有19个原子在翅片结构的关键部分。"(蚀刻)控制必须比这少得多。通常,它是10%。所以你到两个原子控制,”副总裁兼首席技术官Uday Mitra说腐蚀业务单元的应用材料。

为了测量这些结构的横向部分与今天的计量工具也是一个壮举。说:“半导体制造商需要在0.5埃Keibock李总统的公园系统,原子力显微镜(AFM)工具的供应商。如果一个埃是0.1海里,然后0.5埃是0.05海里。

在原子层面上
处理芯片在原子层面上,在今天的市场上有各种各样的解决方案。肾上腺白质退化症患者已经使用多年,电容器在后发展出规模开发high-k /金属门为逻辑设备堆栈。最近,ALD还被用来存款电影间隔器在多个模式应用程序。

总的来说,“肾上腺脑白质退化症”的业务预计将达到9.2亿美元到9.25亿年的2015美元,高于8.3亿年的2014美元,根据应用材料。应用材料、ASMI Lam电话和其他ALD工具市场竞争。

“肾上腺脑白质退化症”是一种沉积技术,一次一层沉积材料。”“肾上腺脑白质退化症”是两个不同的化学物质被引入的变更以顺序的方式,”David Chu说,战略营销总监应用材料。“因为化学物质被分解,这是自限性。这就是为什么它允许技术正形。”

但也不是什么秘密,退化是一个缓慢的过程。“你得到的常规ALD只是简单的精疲力竭了,”楚说。“我们有模式、电容器电介质或未来3 d NAND闪存。这些事情仍然在100埃的顺序或200埃。使用常规ALD增长200埃电影最终成为一个挑战。”

作为回应,应用已经推出一个新的“肾上腺脑白质退化症”的工具,称为奥林匹亚。产品是一个新平台设计为10纳米。它非常适合各种应用程序,如低温电影模式,选择性沉积,high-k和性能。

在传统的“肾上腺脑白质退化症”的工具,晶片是静止的。化学反应进入室,他们处理晶片。然后,化学反应被净化,这是一个缓慢的过程。

相比之下,奥林匹亚是一个模块化的架构。基本上,晶片系统中可以放置。晶片旅游不断对各种区域。每个区都有一个不同类型的化学。欧元区孤立个体化学。

奥林匹亚系统的模块化体系结构允许一个灵活和快速序列至关重要的控制更复杂的化学反应过程需要开发新一代的“肾上腺脑白质退化症”的电影。总之,该工具促进ALD生产率提高了四倍。它消除了清洗过程,从而加速退化。

另外,芯片制造商可以配置系统,以支持区域和化学反应。“排列是无限的,”朱说。“比如,我可以把治疗(化学)和b。此外,我可以做三个化学反应。我甚至能做三个化学反应和治疗。”

与此同时,林的研究已经发布了向量ALD氧化系统在极端的平台上。新产品从林使用ALD创建保形介质的电影,特别是对于spacer-based多个模式。

启用扩展为14 nm和下面,芯片制造商采用自对准方案,包括自对准双模式(SADP)和自对准四模式(SAQP)。这些沉积过程是具有挑战性的,因为他们必须保形和统一的电影形式。例如,200 - 300 angstrom-thick电影只能有几个埃整个晶片厚度变化。

10 nm流程,制造复杂性将继续增加额外的多模式流程步骤都添加了每一步导致整体CD可变性。向量ALD氧化系统,根据Lam支持CD控制SADP所需的一致性和SAQP方案。同时quad-station模块流程四个晶片。系统提供多达20%更高的足迹生产力与其他解决方案相比,根据林。

工具的应用和林使这个行业更接近一个叫做选择性沉积技术,选择性地存款纳米材料在确切的地方。选择性沉积的一种形式,被称为ALD-enabled nano-patterning,仍在研发实验室。此外,一个相关的技术选择性去除或原子层腐蚀(ALE),这是一个还在研发下一代腐蚀技术。

新的腐蚀装置
啤酒不会取代今天的等离子体腐蚀装置。事实上,反应离子刻蚀(RIE)继续扩展,甚至在工厂流中变得越来越重要,特别是在多模式,高纵横比腐蚀等。

“扩展面临的一大挑战,至少在腐蚀,是正确的均匀性,“说Amulya Athayde,高级应用材料的全球产品管理总监。“在NAND的情况下,你有这巨大的变化,因为3 d NAND,纵横比的屋顶。”

腐蚀控制也是具有挑战性的。“变异控制是下降到原子尺度,“Athayde说。“门基民盟在埃不是纳米一致性需求。”

作为回应,应用材料公司也推出了centri Sym3蚀刻系统。系统功能一个新的蚀刻室建造的。“如果你看看300毫米蚀刻产品在市场上今天,他们中的大多数是大约15年前在300毫米的初步介绍,”他说。“我们觉得是时候从头开始开发一个新的室。”

的centri Sym3平台的六个腐蚀和两个等离子清洗过程室功能系统智能软件,以确保每一个过程在每个室匹配,使重复性和高生产力。“10 nm的工具,”Mitra说。“基本上是室结构的主要区别。它是完全对称的。由于高电导,它可以照顾蚀刻副产品。”

它使用所谓的真正的对称性与多个优化控制技术。反过来,这使处理结构上的一致性。“这是一个方法,让我们去不到half-nanometer基民盟整个晶片均匀性,“Athayde说。

“它还允许我们运行更高的流动。高流动可能听起来像一件微不足道的小事。但是有限的室内设计。只是把一个更大的泵在小室是不会给一个好处,”Athayde说。“Sym3,我们能够调整这些能量和角分布。我们有一个更广泛的离子能量分布。”

设计是一个关键重点控制和消除蚀刻副产品,这是阻碍within-chip模式一致性。系统减少副产品re-deposition克服挑战的线边缘粗糙度,模式加载和缺陷。加上先进的射频技术控制离子能量和角分布,Sym3系统交付使用垂直剖面高纵横比的3 d结构。

不甘示弱,林的研究介绍了Flex G系列high-aspect-ratio (HAR)介质腐蚀。这个工具使DRAM和3 d NAND闪存设备的持续扩展。

哈尔电容器细胞和垂直晶体管渠道在这些设备需要免于扭曲垂直剖面的形成从上到下的高,狭窄的特点。建立在林的Flex产品族,新系统满足这些挑战通过结合高离子能量,先进工艺均匀性优化,和专有的射频脉冲,据该公司。

“高级内存设备设计涉及越来越high-aspect-ratio介质腐蚀的应用程序,“瓦希德Vahedi说,集团副总裁林的蚀刻产品组。“这些需要通过深蚀刻结构与过程控制。使用腐蚀等技术,使优化关键过程参数剖面和面具的选择性,我们新的Flex G系列旨在帮助客户解决他们最困难的挑战。”