以下是该报告的核心内容总结:
在 3D NAND 闪存制造过程中,随着芯片微型化和堆栈层数(Stack)的不断增加,传统的湿法蚀刻(主要使用高温磷酸)会因为液体的表面张력导致图案塌陷、渗透困难以及氧化物再生长等问题。
开发利用卤素基反应性自由基(Radical)的远程等离子体干法蚀刻工艺,在不损伤硅氧化物和多晶硅的前提下,实现对硅氮化物的高选择性、各向同성等离子体干法蚀刻,以克服湿法蚀刻的局限性。
建立了多级网格(Grid)系统的远程等离子体源与干法蚀刻装置,有效去除了离子轰击,仅提取反应性自由基。
评估了单一气体及添加NH3 后的基础蚀刻特性,实现了较高的选择比。
研究了添加H2气体及 Cl_2/NF3 混合气体的效果,通过调节 ClF 比例显著改善了对硅氧化物的蚀刻选择比。
进行了 OES(光发射光谱)等离子体诊断以及 XPS 表面化学成分分析,明确了蚀刻反应机制。
评估了在 3D NAND 实际 ONO(氧化物-氮化物-氧化物)层叠结构中的应用性,确认在较深蚀刻深度下无明显的负载效应(Loading effect)。
开发了 In-situ 循环(Cyclic)蚀刻工艺(结合O2自由基氧化与CIF 蚀刻),在保护硅氧化物的同时,对通道层多晶硅(Poly-Si)实现了近乎无限的选择比,防止了 Poly-Si 损耗。
蚀刻选择比:在基板温度为 -10℃ 的 $\text{CIF}$ 蚀刻条件下,实现了 超过 1000:1 的极高选择比(远超初期设定的目标)。
蚀刻速率:在 $CIF}/\text{NF_3 20\%)条件下,Si}_3\N}_4 蚀刻速率保持在150AA/min 以上。
蚀刻均匀度:达到了 96.1% 的高均匀度。
表面质量:蚀刻后表面残留的氟(F)杂质和原生氧化物生成比例极低(在 1nm 以下深度内 F 浓度大幅衰减)。
成功开发出能够替代传统湿法工艺的次世代干法蚀刻技术。通过远程等离子体与精细的自由基/温度控制,该技术能够有效应对未来超高层数(如 3D NAND 200层以上)的微细化制造需求,大幅提升半导体制造的良率和器件可靠性。