文章來源：半導體與物理

原文作者：jjfly686

本文簡單介紹了兩種新型的選擇性刻蝕技術(shù)——高氧化性氣體的無等離子體刻蝕和原子層刻蝕。

全環(huán)繞柵極晶體管（Gate-All-Around FET, GAAFET）作為一種有望替代FinFET的下一代晶體管架構(gòu)，因其能夠在更小尺寸下提供更好的靜電控制和更高的性能而備受關(guān)注。在制造n型GAAFET的過程中，一個關(guān)鍵步驟是在內(nèi)隔層沉積之前對Si-SiGe堆疊納米片進行高選擇性的SiGe：Si蝕刻，以產(chǎn)生硅納米片并釋放溝道。

本文將探討這一過程中涉及的選擇性刻蝕技術(shù)，并介紹兩種新型的刻蝕方法——高氧化性氣體的無等離子體刻蝕和原子層刻蝕（ALE），它們?yōu)閷崿F(xiàn)高精度、高選擇性的SiGe刻蝕提供了新的解決方案。

GAA結(jié)構(gòu)中的SiGe超晶格層

在GAAFET的設(shè)計中，為了增強器件性能，通常會在硅襯底上交替生長Si和SiGe層，形成多層結(jié)構(gòu)，即所謂的超晶格。這些SiGe層不僅能夠調(diào)整載流子濃度，還能通過引入應(yīng)力來改善電子遷移率。然而，在后續(xù)的工藝步驟中，需要精確地去除這些SiGe層，同時保留硅層，這就要求有高度選擇性的刻蝕技術(shù)。

選擇性刻蝕SiGe的方法

1.高氧化性氣體的無等離子體刻蝕

ClF3氣體的選擇：這種刻蝕方法采用具有極高選擇性的高氧化性氣體，如ClF3，SiGe：Si選擇比可達到1000-5000。并且可以在室溫下完成刻蝕，且不會造成等離子體損傷。

低溫高效：最佳溫度大約在30°C左右，實現(xiàn)了低溫條件下的高選擇性刻蝕，避免了額外熱預算的增加，這對保持器件性能至關(guān)重要。

干燥環(huán)境：整個刻蝕過程處于完全干燥條件下進行，消除了結(jié)構(gòu)粘連的風險。

2.原子層刻蝕（ALE）

自限制特性：ALE是一種基于兩步循環(huán)工藝的刻蝕技術(shù)，首先對所要刻蝕材料表面的第一層進行改性，然后將改性層去除而不影響未改性的部分。每一步都具有自限制性，保證了每次僅去除幾個原子層的精確度。

循環(huán)刻蝕：不斷重復上述兩步工藝，直到達到所需的刻蝕深度。這一過程使得ALE能夠?qū)崿F(xiàn)內(nèi)側(cè)墻中小尺寸空腔的原子級別精度刻蝕。

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審核編輯 黃宇