Grabado Atómico Isótropo Escalable de SiO₂ mediante Activación Termo-Radical

Área de la Ciencia:

• Ciencia de Materiales
• Fabricación de Semiconductores
• Física de Plasmas

Sus antecedentes:

• El grabado atómico (ALE) es crucial para la fabricación de dispositivos semiconductores avanzados como los transistores Gate-All-Around (GAA).
• El ALE térmico convencional que utiliza ácido fluorhídrico (HF) enfrenta limitaciones debido a su alta reactividad y corrosividad.
• El desarrollo de procesos de grabado precisos y uniformes es esencial para la implementación de pilas de puertas 3D.

Objetivo del estudio:

• Superar las limitaciones del ALE térmico convencional.
• Desarrollar un proceso de ALE térmico asistido por plasma para la fabricación a escala de obleas.
• Investigar el mecanismo de grabado para las capas de óxido de puerta.

Principales métodos:

• Se utilizó ALE térmica asistida por plasma con hexafluoruro de azufre (SF6) como fuente de radicales de flúor.
• Se establecieron condiciones de grabado autocontroladas a una presión de 5 Torr.
• Se analizó el mecanismo de grabado utilizando pasos de conversión de trimetilaluminio, fluoración y eliminación, respaldados por espectroscopia de fotoelectrones de rayos X (XPS).

Principales resultados:

• Se logró un ALE optimizado con una uniformidad superior al 99% en una escala de oblea de 6 pulgadas.
• Se demostró el grabado conformacional de capas de dióxido de silicio (SiO2) en una nanestructura de puerta de silicio GAA fabricada.
• Se confirmó la efectividad del mecanismo de ALE propuesto a través de análisis experimental.

Conclusiones:

• El ALE térmico asistido por plasma con SF6 proporciona una alternativa viable y más segura al ALE basado en HF.
• El proceso desarrollado permite un grabado preciso y uniforme requerido para la fabricación de semiconductores avanzados.
• El estudio estableció con éxito un proceso de ALE a escala de oblea adecuado para pilas de puertas 3D.