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原子层腐蚀的下一步计划是什么?

技术开始航运,但方法效果最好,,,还不清楚。

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经过多年研发,几个工厂工具厂商去年终于开始船系统基于下一代技术称为原子层腐蚀(ALE)。

啤酒进入16/14nm,但它将在10/7nm扮演着重要的角色。该行业也正在下一波的啤酒生产技术先进的逻辑和内存。

所使用的芯片制造商多年来,传统的蚀刻系统去除材料在连续的基础设备。被认为是下一代蚀刻技术,啤酒有选择地删除目标材料在原子尺度在不损害其他部分的结构。例如,啤酒可以用来去除材料的结构形成海沟与差距的10到15埃或5原子宽。(埃是0.1海里)。

今天,这个行业正在几种类型的啤酒是什么成为一个令人迷惑的景观。基本来说,该行业正朝着以下方向:

  • 基于等离子啤酒啤酒工具供应商运输系统,可选择性去除材料的各向异性或定向时尚。
  • 这个行业现在专注于热啤酒的发展,去除材料在一个各向同性或单向的基础上。其他人则使用不同的ALE方法各向同性蚀刻。
  • 一些正在开发混合plasma-thermal啤酒。
  • 最终目标是开发选择性啤酒,承诺有选择地删除一个单一类型的材料或表面原子。

总之,等离子啤酒生产在不同的芯片制造商使用更高级的版本升向制造业。“在这一点上,(ALE)仍处于早期阶段,“说阿Davuluri,晨星公司分析师、投资银行公司。“当我们考虑采用,这将是在逻辑和铸造。从那里起飞,然后你会看到有点回升动态随机存取记忆体”。

啤酒不会取代传统的腐蚀对许多步骤,随着技术是缓慢的吞吐量。但是啤酒是获得蒸汽在应用今天的腐蚀是有限的或不能做这份工作。说:“你过渡到啤酒Uday Mitra腐蚀和模式战略的副总裁应用材料。“事情更多的3 d,越来越多的局限性(传统)腐蚀。啤酒会更快的增长与更高级的节点进来。”

应用材料、日立高新技术,林研究和电话供应商的啤酒市场的工具。今天,啤酒代表一个小比例的整体腐蚀市场。总的来说,全球干蚀刻业务预计将在2017年达到96亿美元,高于72亿年的2016美元,根据Gartner。

啤酒是什么?
腐蚀,流程步骤,可去除材料的晶片来创建一个设备的特点,分为两个categories-wet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涉及创建等离子体,这是一个激励气体根据带电粒子(离子)和自由基(中性),据林研究。等离子体是由射频能量应用到气体。


图1:传统的等离子体腐蚀过程。来源:林的研究

RIE工具是快速和可靠的,但也有一些挑战。首先,芯片制造商必须处理小功能很少或根本没有犯错的余地。例如,晶体管栅极结构可能是10 nm宽,但对制造业的变化是1纳米,根据林。

然后,在传统的蚀刻工具,一个等离子体源离子轰击的晶片。这可能为微小结构工作,但也有可能损伤结构的机会。这和其他结构,需要有选择地删除目标材料在不损害其他地区。

这是啤酒适合的地方。“啤酒有两个基本条件。删除一个原子层,但自限性。其次,它不接触或破坏底层及周边材料,“应用Mitra说。

自1980年代以来,啤酒已经在研发数年。这是一个技术在搜索应用程序。但在过去一两年,啤酒市场开始升温。电话和其他应用,Lam介绍了啤酒的第一波系统在市场上。

最后,芯片制造商看到需要它。“啤酒显然是唯一的方法可以使这些集成流程工作7和5 nm,”David Hemker说高级副总裁和技术研究员林的研究在最近的一次事件。“我们看到这将是越来越多的使用。”

啤酒进入一些但不是全部应用程序。“今天啤酒被利用在两个主要的应用程序空间,”Peter Biolsi说的高级主管工程技术开发和过程电话。”(这是)非常紧密的沥青/空间应用腐蚀堵塞可能发生和超高选择性/均匀性应用程序。”

在技术方面,与此同时,啤酒是相关的原子层沉积(ALD)。在退化,反应物是注入室,使表面达到饱和状态。然后清除化学和过程重复,从而形成一层一次一个原子层的材料。

“肾上腺脑白质退化症”是一个缓慢的过程,但技术几年前起飞。今天,ALD high-k /金属门堆栈用于逻辑,DRAM的电容形成过程,多个模式

相比之下,啤酒ALD的逆转。使用顺序,自限性过程,啤酒移除材料分层技术在原子尺度。

啤酒有不同的配置。这个过程可以发生在现有腐蚀工具特别啤酒室或专用的ALE系统。

但无论配置,它涉及到一个复杂的化学反应。只是一个例子从Lam氯气注入一个啤酒室和分子吸收表面。这将创建一个氯化层。未使用的氯从室中移除。然后,氩离子注入,轰炸的晶片和删除多余的部分薄氯化层,根据林。


图2:啤酒过程循环。来源:林的研究

还有其他的方法去做啤酒用的材料组合。最好的方法是什么?

“我们感到没有一个最好的方法,”电话的Biolsi说。“我们需要有能力为所有方法最适合的材料蚀刻和应用程序的需求。”

尽管有多种可能的方法,啤酒可以分为两个主要categories-plasma啤酒和热酒,据教授史蒂文•乔治,科罗拉多大学化学和生物化学(铜)。混合,结合技术,也在。

等离子体和热啤酒执行不同类型的蚀刻,虽然他们可以在相同的过程。“在啤酒方面,等离子啤酒,你在哪里使用高能离子或中性敲物种表面进行蚀刻,”乔治说。“热是你在哪里使用常规气相热的反应。”

一段时间,等离子体啤酒已经运行在生产晶圆厂。一般来说,等离子体啤酒执行各向异性或定向蚀刻。相比之下,热啤酒执行各向同性或单向蚀刻。

“等离子啤酒是定向。如果你需要钻一个洞,举个例子,你需要离子。肯定有东西等离子啤酒或等离子体处理一般可以用热,你不能完成处理,”他说。

等离子体啤酒各向同性功能有限。“等离子体,在某种程度上你是使用加速的离子在衬底,方向,”他解释道。“但等离子体也可以产生自由基等其他物种。激进分子,在某种程度上,让你做一些各向同性。它不会是完美的。激进分子也来自于等离子体源和他们的视线。他们不轻易绕过角落。”

相比之下,针对各向同性蚀刻的热啤酒,更具挑战性。各向同性腐蚀热是一种方法,但不是唯一的方法。有些人使用radical-based方法。


图3:定向腐蚀(a),显示更大的材料移除率垂直横向,和各向同性腐蚀(b),材料以相同的速度在所有的方向。来源:林的研究。

对于各向同性的应用程序,ALE工具注入气体分子可以在任何地方旅行。所以腐蚀发生任何气体分子。热,因为“每个人都有成为感兴趣的新事物。它可以做等离子体啤酒不能,”乔治说。“热啤酒的互补特性,它允许您选择怎样做蚀刻不需要定向的物种。这是一个大问题。”

热啤酒不会取代等离子啤酒,反之亦然。芯片制造商可以使用来完成不同的任务。

与此同时,一些正在研究一种混合plasma-thermal ALE方法。“然后,你可以得到一些热的优点,然后等离子体的方向,”他说。

混合的方法仍在研发中。等离子体啤酒生产,但热啤酒仍处于早期阶段,必须证明在一个广泛的材料。

然后,使用各种方法,有几个挑战与各向异性和各向同性蚀刻啤酒。各向异性啤酒的挑战是保持自我限制的政权,这需要精确控制离子能量和工艺条件,根据欧文·凯塞尔,应用物理学系的教授埃因霍温科技大学(EIT)。

各向同性啤酒是更具挑战性。“我一直在说,每个人都想要各向同性,但没有人知道该怎么做,”·凯塞尔说。“挑战是开发一个各向同性啤酒的过程。”

一般来说,热啤酒利用气相的反应,使各向同性蚀刻。其他人则使用不同的方法相同的结果。

例如,啤酒专用工具,应用材料使用所谓radical-based各向同性腐蚀的方法。在一个两步过程中,表面处理,然后radical-based蚀刻过程中目标材料。

“我们不使用热,因为气温高,”Mitra说。”(radical-based方法)给予极高的选择性。它能腐蚀材料和没有触及另一个面。”

解释这个过程,EIT·凯塞尔说:“这就是我们所说的一个各向同性腐蚀过程,这是由自由基。所以,你可以做各向同性腐蚀过程。根据薄片材料的组合,你可以做到的选择性。”

总之,啤酒使范围广泛的应用程序。下面是其中的一些各向异性和各向同性:

  • 晶体管的结构。今天,啤酒生产中使用创建自对准联系人。(参见下面的图3)
  • 极端的紫外线光刻技术。啤酒将被用作一种平滑技术解决直线边缘粗糙度的问题引起的EUV模式。啤酒也是针对类似的应用程序的小花纹与EUV接触。
  • Gate-all-around场效应晶体管。Gate-all-around(棉酚),它可能出现在5海里,是finFET的门周围包裹。


图4:啤酒过程自对准联系人。来源:林的研究

棉酚流的第一步是让super-lattice结构,它由交替的层硅锗硅和硅。流,没有碰硅锗硅层必须删除层。对于这个应用程序,啤酒是唯一的方法来完成这一壮举。


图5:使用ALE的理由。来源:应用材料

接下来是什么啤酒?
所以啤酒的生产。但它会在业界取得任何重大进展吗?

它还为时过早。啤酒仍处于起步阶段,和逻辑和铸造供应商的第一批使用者16 nm / 14 nm和10 nm。“在10纳米,它主要用于当形成联系。展望未来,这是最可能出现的情况就用例而言,“晨星Davuluri说。“当我们搬到7海里,5和3 nm,它将主要坚持晶体管形成应用程序。”

像以前一样,啤酒有challenges-cost和吞吐量。”随着说精密度和准确度(ALE),你得到大量的成本,”他说。“实际的过程,这一过程步骤的循环时间,将会是更大的(啤酒)比一些更传统的腐蚀方法。”

这将限制啤酒采用英特尔,台积电和三星。“他们将试图限制他们的用例除外,这是绝对必要的。它就是你需要一个完美的腐蚀,无论是多个模式或一个相关的应用程序中,”他说。

还有其他的因素。例如,据报道,英特尔使用ALE一些步骤在10纳米。最初,英特尔的10 nm过程应该加大在卷到今年年底。”,而不是让产品在今年年底,它看起来像这样坡道是在2018年,”他说。

考虑到这些问题,啤酒市场的总体规模是一个移动的目标。今天,啤酒是介于5000万美元到1亿美元业务,根据晨星。“这是一个非常乐观的估计,”他说。“应用出来,说了2020财政年度,选择性去除,包括啤酒,将4.5亿美元的可寻址市场。”

应用材料,事实上,卖啤酒的两个系统。第一个工具(Sym3)是一个通用的腐蚀体系。它可以配置为处理血浆啤酒对于各向异性腐蚀的应用程序,比如self-align接触和spacer-based模式。

“你可以在现有室做啤酒。你可以把正确的控制,使你快速切换和脉动。你可以升级现有室,”Mitra说。“大缺点是(ALE)是缓慢的。诀窍是将反应物非常快。所以你需要一个与良好的电导室。”

第二个工具(Selectra)是各向同性的专用ALE系统应用程序。“在选择的情况下,我们唯一的男人,有一个工具,”Mitra说。

逻辑是第一个应用程序,但不是唯一的一个。“现在各向异性有更多的应用程序。各向同性是新的应用程序和词形变化。它使客户解决新类的问题,尤其是当客户正在越来越多的3 d电影,”他说。“例如,如果你看看3 d与非结构,你必须在内心深处的结构,你可能要横向腐蚀。你不能这么做常规腐蚀反应堆。”

然后,在研发、应用正致力于新一代电子束等离子啤酒的工具。电子束产生等离子体室,使低(0.3 ev)电子温度和离子能量(< 2 ev)。”这是真的原子控制,”他说。“电子束是用于生成离子与电子温度很低。”

电子束啤酒仍在寻路的阶段。“你可以用它来一些奇异的东西,”他说。“在接下来的两个或三个节点,我认为你不需要像一个电子束源。”

所以公司的当前啤酒工具可以做这项工作在接下来的两到三个节点。展望未来,然而,与当前工具的目标是提高能力和吞吐量。

前一段时间,与此同时,林研究运送一个蚀刻系统定向啤酒的能力。现在,林现在新的工作方向啤酒应用程序在其最新醚(Kiyo和Flex)。

“我们看到连续增加啤酒应用程序节点对节点的数量,“托尔斯滕莉儿说,蚀刻产品的副总裁。“大部分关键蚀刻应用程序需要方向性,因此关注定向啤酒。”

像应用,林也认为需要各向同性啤酒。“垂直设备集成驱动器需要各向同性腐蚀,“莉儿说。“将会有一个需要增加现有的蚀刻技术与各向同性啤酒。”

与此同时,电话销售传统蚀刻产品以及气体化学蚀刻系统(Certas)啤酒。“电话已经采用各向异性和各向同性ALE方法对介质腐蚀和硅各向异性腐蚀。硅的各向同性啤酒仍在完善,”电话的Biolsi说。

在幕后,工厂工具厂商忙于工作在不同的ALE方法。这项技术被用于有针对性的应用,但是随着时间的推移,它也会更ALD的工厂工作。

啤酒也将扮演一个角色在一个新兴的领域称为选择性沉积。新颖的化学结合ALD、选择性沉积是一个沉淀的过程材料和电影的地方。

“啤酒将工作与原子层沉积以互补的方式,“铜的乔治说。“你可以放下电影与“肾上腺脑白质退化症”进行控制。和啤酒,然后,你将能够带走材料以互补的方式。”

有选择性的啤酒是另一个值得注意的技术。今天的酒,工具删除目标结构。还在研发、选择性啤酒需要这一步。“想象一下你有一个衬底或设备,它有许多不同的材料表面上,”乔治说。“现在,你进来想腐蚀硅的氧化铪或腐蚀。能够做到与控制是非常重要的。”

芯片制造商仍在探索所有的可能性和啤酒。这项技术还处于起步阶段,正在解决。“会有很多混合腐蚀的过程与组合,表面处理和/或沉积,“EIT·凯塞尔说。“我们只是在原子尺度的“处理”。

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