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半导体图案化工艺流程之刻蚀
发布时间:2024-11-22

图案化工艺包括曝光(Exposure)、显影(Develope)、刻蚀(Etching)和离子注入等流程。其中,刻蚀工艺是光刻(Photo)工艺的下一步,用于去除光刻胶(Photo Resist,PR)未覆盖的底部区域,仅留下所需的图案。这一工艺流程旨在将掩模(Mask)图案固定到涂有光刻胶的晶圆上(曝光→显影)并将光刻胶图案转印回光刻胶下方膜层。随着电路的关键尺寸(Critical Dimension, CD)小型化(2D视角),刻蚀工艺从湿法刻蚀转为干法刻蚀,因此所需的设备和工艺更加复杂。由于积极采用3D单元堆叠方法,刻蚀工艺的核心性能指数出现波动,从而刻蚀工艺与光刻工艺成为半导体制造的重要工艺流程之一。

1.沉积和刻蚀技术的发展趋势

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图1. 沉积和刻蚀技术发展趋势


在晶圆上形成“层(Layer)”的过程称为沉积(化学气相沉积(CVD)、原子层沉积(ALD)和物理气相沉积(PVD)),在所形成的“层“上绘制电路图案的过程称为曝光。刻蚀是沉积和曝光工艺之后在晶圆上根据图案刻化的过程。光刻工艺的作用类似于画一张草图,真正使晶圆发生明显变化的是沉积和刻蚀工艺。

自从半导体出现以来,刻蚀和沉积技术都有了显著发展。而沉积技术最引人注目的创新是从沟槽法(Trench)转向堆叠法(Stack),这与20世纪90年代初装置容量从1兆位(Mb)DRAM发展成4兆位(Mb)DRAM相契合。刻蚀技术的一个关键节点是在2010年代初,当时3D NAND闪存单元堆叠层数超过了24层。随着堆叠层数增加到128层、256层和512层,刻蚀工艺已成为技术难度最大的工艺之一。



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