基于NF的选择性蚀刻工艺的全面研究:用于制造垂直堆叠的水平门全方位Si纳米板晶体管的应用

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 半导体制造业 半导体制造业
• 纳米技术纳米技术

背景情况:

• 堆叠的水平通道全方位 (GAA) 纳米板晶体管对于下一代集成电路至关重要.
• 精确制造内部间隔器和通道释放对于GAA晶体管的性能至关重要.
• 现有的蚀刻工艺在复杂的3D结构的选择性和统一性方面面临挑战.

研究的目的:

• 开发和描述基于NF3的选择性蚀刻工艺,用于堆叠的水平GAASi纳米板晶体管内间隙形成和通道释放.
• 优化循环蚀刻配方,以提高SiGe蚀刻速率,选择性和均性.
• 研究气体混合比对SiN蚀刻选择性和表面粗度的影响.

主要方法:

• 开发了一种循环蚀刻工艺,涉及氧化和蚀刻步骤,用于选择性SiGe蚀刻.
• 配方1 (0.98 nm/循环SiGe蚀刻速率) 用于腔蚀刻,评估均性和Si损失.
• 配方4被用于道释放不同宽度的Si纳米片.
• 使用NF3/O2/Ar的选择性同位素蚀刻工艺用于SiN薄膜的回蚀,分析了O2/NF3比率效应.

主要成果:

• 与直接蚀刻相比,循环蚀刻过程显示出更高的选择性和更慢的蚀刻速度.
• 洞蚀刻实现了优异的层间均性 (≤ 5 ± 0.3 nm) 和近乎理想的SiGe蚀刻正面形状 (0.84),Si损失最小 (0.44 nm/侧).
• 多宽度纳米片 (30-80纳米) 的通道释放成功实现,Si损失微不足道.
• 最佳的NF3/O2/Ar蚀刻参数 (O2/NF3 = 0.5) 产生了5.4的SiN蚀刻选择性和0.19nm的表面粗度.

结论:

• 建议的循环蚀刻工艺对于选择性SiGe蚀刻非常有效,可以在堆叠的水平GAASi纳米板架构中准确地形成内部间隙.
• 基于NF3的优化工艺允许可靠的纳片道释放,尺寸可控,材料损失最小.
• 这项研究为优化SiN薄膜的NF3/O2/Ar蚀刻提供了关键的见解,为先进的半导体制造提供了选择性和表面质量的平衡.