【電晶體幹法刻蝕科技】

內容簡介

《半導體幹法刻蝕技術（原書第2版）》是一本全面系統的幹法刻蝕科技論著。 針對幹法刻蝕科技，在內容上涵蓋了從基礎知識到最新技術，使初學者能够瞭解幹法刻蝕的機理，而無需複雜的數值公式或方程。 《半導體幹法刻蝕技術（原書第2版）》不僅介紹了半導體器件中所涉及資料的刻蝕工藝，而且對每種資料的關鍵刻蝕參數、對應的电浆源和刻蝕氣體化學物質進行了詳細解釋。 《半導體幹法刻蝕技術（原書第2版）》討論了具體器件製造流程中涉及的幹法刻蝕科技，介紹了半導體廠商實際使用的刻蝕設備的類型和电浆產生機理，例如電容耦合型电浆、磁控反應離子刻蝕、電子迴旋共振电浆和電感耦合型电浆，並介紹了原子層沉積等新型刻蝕科技。

目錄

譯者序

第2版前言

第1版前言

第1章半導體積體電路的發展與幹法刻蝕科技

1.1幹法刻蝕的概述

1.2幹法刻蝕的評估參數

1.3幹法刻蝕在LSI的高度集成中的作用

參考文獻

第2章幹法刻蝕的機理

2.1电浆基礎知識

2.1.1什麼是电浆

2.1.2电浆的物理量

2.1.3电浆中的碰撞反應過程

2.2離子鞘層及離子在離子鞘層中的行為

2.2.1離子鞘和Vdc

2.2.2離子鞘層中的離子散射

2.3刻蝕工藝的設置方法

2.3.1幹法刻蝕的反應過程

2.3.2各向異性刻蝕的機理

2.3.3側壁保護工藝

2.3.4刻蝕速率

2.3.5選擇比

2.3.6總結

參考文獻

第3章各種資料刻蝕

3.1柵極刻蝕

3.1.1多晶矽的柵極刻蝕

3.1.2 CD的晶圓面內均勻性控制

3.1.3 WSi2/多晶矽的柵極刻蝕

3.1.4 W/WN/多晶矽的柵極刻蝕

3.1.5 Si襯底刻蝕

3.2 SiO2刻蝕

3.2.1 SiO2刻蝕機理

3.2.2 SiO2刻蝕的關鍵參數

3.2.3 SAC刻蝕

3.2.4側牆刻蝕

3.3佈線刻蝕

3.3.1 Al佈線刻蝕

3.3.2 Al佈線的防後腐蝕處理科技

3.3.3其他佈線資料的刻蝕

3.4總結

參考文獻

第4章幹法刻蝕設備

4.1幹法刻蝕設備的歷史

4.2桶式电浆刻蝕機

4.3 CCP电浆刻蝕機

4.4磁控管RIE

4.5 ECR电浆刻蝕機

4.6 ICP电浆刻蝕機

4.7幹法刻蝕設備實例

4.8靜電卡盤

4.8.1靜電卡盤的種類及吸附原理

4.8.2晶圓溫度控制的原理

參考文獻

第5章幹法刻蝕損傷

5.1 Si表面層引入的損傷

5.2電荷積累損傷

5.2.1電荷積累損傷的評估方法

5.2.2產生電荷積累的機理

5.2.3各種刻蝕設備的電荷積累評估及其降低方法

5.2.4电浆處理中栅氧化膜擊穿的機理

5.2.5因圖形導致的栅氧化膜擊穿

5.2.6溫度對栅氧化膜擊穿的影響

5.2.7基於器件設計規則的電荷積累損傷對策

參考文獻

第6章新的刻蝕科技

6.1 Cu大馬士革刻蝕

6.2 Low-k刻蝕

6.3使用多孔Low-k的大馬士革佈線

6.4金屬柵極/High-k刻蝕

6.5 FinFET刻蝕

6.6多重圖形化

6.6.1 SADP

6.6.2 SAQP

6.7用於3D NAND/DRAM的高深寬比孔刻蝕科技

6.8用於3D IC的刻蝕科技

參考文獻

第7章原子層刻蝕（ALE）

7.1 ALE的原理

7.2 ALE的特性

7.2.1 Si、GaN和W的ALE工藝順序

7.2.2自限性反應

7.2.3去除步驟中EPC的離子能量依賴性

7.2.4表面平坦度

7.3 ALE的協同效應

7.4影響EPC和濺射閾值的參數

7.5 SiO2 ALE

7.6總結

參考文獻

第8章未來的挑戰和展望

8.1幹法刻蝕技術革新

8.2今後的課題和展望

8.3工程師的準備工作

參考文獻

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【電晶體幹法刻蝕科技：原子層工藝】

內容簡介

集成電路製造向幾納米節點工藝的發展，需要具有原子級保真度的刻蝕科技，原子層刻蝕（ALE）科技應運而生。 《半導體幹法刻蝕技術：原子層工藝》主要內容有：熱刻蝕、熱各向同性ALE、自由基刻蝕、定向ALE、反應離子刻蝕、離子束刻蝕等，探討了尚未從研究轉向電晶體製造的新興刻蝕科技，涵蓋了定向和各向同性ALE的全新研究和進展。 《半導體幹法刻蝕技術：原子層工藝》以特定的刻蝕應用作為所討論機制的示例，例如柵極刻蝕、接觸孔刻蝕或3D NAND通道孔刻蝕，有助於對所有幹法刻蝕科技的原子層次理解。

《半導體幹法刻蝕技術：原子層工藝》概念清晰，資料豐富，內容新穎，可作為微電子學與固體電子學、電子科學與科技、集成電路科學與工程等專業的研究生和高年級大學生的教學參考書，也可供相關領域的工程技術人員參攷。

作者簡介

Thorsten Lill博士，美國泛林集團（Lam Research）新興刻蝕科技和系統事業部副總裁。 他在德國弗萊堡大學獲得物理學博士學位，並在美國阿貢國家實驗室進行博士後研究。 他在該領域發表了88篇文章，擁有89項專利。

目錄

譯者序

縮寫詞表

第1章引言1

參考文獻3

第2章理論基礎5

2.1刻蝕工藝的重要性能指標5

2.1.1刻蝕速率（ER）6

2.1.2刻蝕速率不均勻性（ERNU）6

2.1.3選擇性6

2.1.4輪廓6

2.1.5關鍵尺寸（CD）7

2.1.6線寬粗糙度和線邊緣粗糙度（LWR和LER）7

2.1.7邊緣放置誤差（EPE）7

2.1.8深寬比相關刻蝕（ARDE）7

2.2物理吸附和化學吸附8

2.3解吸9

2.4表面反應11

2.5濺射12

2.6注入16

2.7擴散17

2.8三維形貌中的輸運現象21

2.8.1中性粒子輸運21

2.8.2離子輸運24

2.8.3反應產物輸運26

2.9刻蝕科技的分類26

參考文獻30

第3章熱刻蝕34

3.1熱刻蝕的機理和性能指標34

3.1.1刻蝕速率和ERNU34

3.1.2選擇性35

3.1.3輪廓和CD控制35

3.1.4ARDE35

3.2應用示例35

參考文獻39

第4章熱各向同性ALE41

4.1熱各向同性ALE機制41

4.1.1螯合/縮合ALE43

4.1.2配體交換ALE44

4.1.3轉化ALE46

4.1.4氧化/氟化ALE48

4.2性能指標50

4.2.1刻蝕速率（EPC）50

4.2.2ERNU（EPC非均勻性）54

4.2.3選擇性55

4.2.4輪廓和ARDE56

4.2.5CD控制59

4.2.6表面光滑度59

4.3电浆輔助熱各向同性ALE60

4.4應用示例60

4.4.1區域選擇性沉積61

4.4.2橫向器件的形成62

參考文獻64

第5章自由基刻蝕69

5.1自由基刻蝕機理69

5.2性能指標70

5.2.1刻蝕速率和ERNU70

5.2.2選擇性71

5.2.3輪廓和ARDE71

5.2.4CD控制71

5.3應用示例71

參考文獻73

第6章定向ALE74

6.1定向ALE機制74

6.1.1具有定向改性步驟的ALE75

6.1.2具有定向去除步驟及化學吸附和擴散改性的ALE75

6.1.3具有定向去除步驟和通過反應層沉積進行改性的ALE86

6.2性能指標89

6.2.1刻蝕速率（EPC）89

6.2.2ERNU（EPC非均勻性）90

6.2.3選擇性91

6.2.4輪廓和ARDE95

6.2.5表面平整度和LWR/LER97

6.3應用示例100

6.3.1具有定向改性步驟的ALE100

6.3.2具有定向去除步驟及化學吸附和擴散改性的ALE101

6.3.3具有定向去除步驟和通過反應層沉積進行改性的ALE102

參考文獻104

第7章反應離子刻蝕109

7.1反應離子刻蝕機制109

7.1.1同時發生的物種通量109

7.1.2化學濺射113

7.1.3混合層形成114

7.1.4刻蝕產物的作用117

7.2性能指標118

7.2.1刻蝕速率118

7.2.2ERNU123

7.2.3ARDE124

7.2.4選擇性126

7.2.5輪廓控制128

7.2.5.1側壁鈍化129

7.2.5.2刻蝕物種的選擇132

7.2.5.3溫度132

7.2.6CD控制134

7.2.7表面光滑度137

7.2.8LWR/LER138

7.3應用示例141

7.3.1圖案化142

7.3.1.1自對準圖案化142

7.3.1.2極紫外（EUV）光刻146

7.3.2邏輯器件148

7.3.2.1Fin刻蝕148

7.3.2.2柵極刻蝕150

7.3.2.3側牆刻蝕152

7.3.2.4接觸孔刻蝕153

7.3.2.5BEOL刻蝕154

7.3.3DRAM和3D NAND記憶體156

7.3.3.1DRAM電容單元刻蝕156

7.3.3.2高深寬比3D NAND刻蝕168

7.3.4新興存儲171

7.3.4.1相變記憶體（PCM）171

7.3.4.2ReRAM175

參考文獻177

第8章離子束刻蝕185

8.1離子束刻蝕的機理和性能指標185

8.2應用示例186

參考文獻188

第9章刻蝕物種產生189

9.1低溫电浆概述189

9.2電容耦合电浆194

9.3電感耦合电浆206

9.4離子能量分佈調製208

9.5电浆脈衝211

9.6格栅源214

參考文獻217

第10章新興刻蝕科技221

10.1電子輔助化學刻蝕221

10.2光子輔助化學刻蝕223

參考文獻224