记者:随着后摩尔时代的到来,刻蚀工艺有哪些新的技术趋势?在半导体工艺技术演进中发挥了怎样的作用?
吴汉明:等离子体刻蚀是整个工艺流程最具挑战性的技术之一。这是因为刻蚀工艺中涉及的问题是多学科交叉的领域,包括力学、物理、化学、数学、材料和系统控制等。
目前的等离子体刻蚀技术朝两个大方向发展,首先是软刻蚀(Soft Etch),追求高选择率、各向同性刻蚀、低损伤等,主要针对逻辑器件;另一种是硬刻蚀(HardEtch),追求高深宽比的刻蚀能力和刻蚀形貌,主要针对存储器。原子层刻蚀(ALE)技术是软刻蚀有前景的技术选项之一,基本可以达到刻蚀工艺中的无损伤要求,但主要存在的问题是工艺产出率较慢,该技术目前正处于商业化的前期,值得关注。
未来,等离子体刻蚀技术的发展趋势鉴于成本的因素,主要是减少关键尺寸(CD)和刻蚀率主导的薄膜厚度不均匀性。另外、硅基新材料的引进给刻蚀工艺技术带来了新的挑战,如应变硅材料、前段的高k 金属栅(HKMG)和后段的超低k介质刻蚀都需要基于系统研发工作,推进整体芯片工艺发展。其他后摩尔时代推出的新材料也正在不断地被应用到芯片制造中,相应的刻蚀工艺技术都需要同步或先行发展,例如III-V 族材料、磁性材料和存储功能刻蚀,都需要研究其相应的物理和化学特点,开发适合于产业化应用的刻蚀工艺技术。
目前,产业期待能建立一个适用的工艺模型,来指导当下的工艺研发,这样就可以大大加速研发进程,并且降低研发费用,缩短研发周期。未来,随着人工智能技术的发展,等离子体刻蚀技术必将是刻蚀技术发展的核心。为此,必须开发可靠的等离子体刻蚀模型和先进的数据采集和处理技术。