Ätzrate: Chip-Nanogravur

In einer Chipfabrik (Fab) ist der Lithographieprozess wie ein Top-Designer, der wunderschöne Schaltungspläne auf Siliziumwafern zeichnet. Aber was diesen planaren Bauplan wirklich in eine dreidimensionale Mikro--Nanostruktur umwandelt, ist der Ätzprozess. Der zentrale Indikator zur Messung der Geschwindigkeit des Ätzprozesses ist die Ätzrate.

Wie hoch ist die Ätzrate?

Vereinfacht ausgedrückt ist die Ätzrate die Dicke des Materials, das der Ätzprozess pro Zeiteinheit entfernt. Seine Standardeinheit ist Å/s oder Nanometer/Sekunde (1 Nanometer=10 Å). Wenn die Ätzrate von Silizium beispielsweise 5 Å/s beträgt, kann eine Ätzsekunde 0,5 Nanometer Siliziummaterial entfernen.

Man kann es mit der Produktivität eines Bildhauers vergleichen:

Material=Brett zum Schnitzen

Ätzverfahren=Graveur und seine Werkzeuge

Ätzrate=Wie tief der Graveur pro Minute Holz abmeißeln kann.

0040-02544 Oberkörper, DPS-Metall

Warum ist die Ätzrate so wichtig?

Die Ätzraten sind nie immer besser, sie erfordern die perfekte Balance zwischen Geschwindigkeit, Präzision und Kontrolle und ihre Bedeutung spiegelt sich in drei Aspekten wider:

1. Präzisionskontrolle (Accuracy) - „Nicht mehr und nicht weniger, genau richtig“

Moderne Chips haben komplexe und filigrane Strukturen, und manche Filmschichten sind möglicherweise nur ein paar Dutzend Atomlagen dick. Das Ziel des Ätzens besteht darin, eine bestimmte Materialdicke präzise und ohne übermäßige Beschädigung bis zur nächsten Schicht abzutragen.

Zu schnelle Rate: Es ist schwierig, den Endpunkt genau zu steuern, und es kommt leicht zu einer Überätzung, die die Unterstruktur beschädigt und einen Kurzschluss oder Leistungsausfall verursacht.

Zu langsame Geschwindigkeit: Obwohl die Steuerung präzise ist, kann sie die Produktionseffizienz erheblich beeinträchtigen.

Eine der zentralen Herausforderungen des Ätzprozesses besteht darin, eine äußerst gleichmäßige und stabile Ätzrate zu erreichen.

2. Produktivität (Wirtschaft) – „Zeit ist Geld“

In einer Fabrik ist eine Ätzmaschine Millionen bis mehrere zehn Millionen Dollar wert. Ein Wafer durchläuft Dutzende Ätzschritte.

Die Ätzrate bestimmt direkt, wie lange jeder Wafer im Ätzgerät bleibt.

Höhere Raten bedeuten kürzere Wafer-Bearbeitungszeiten, einen höheren Gerätedurchsatz und niedrigere Produktionskosten. Unter der Prämisse, Genauigkeit und Ausbeute sicherzustellen, ist die Verbesserung der Ätzrate daher das unermüdliche Streben der Waferfabriken.

3. Prozessauswahlverhältnis (Selektivität) - „Nur den Apfel schälen, das Fruchtfleisch nicht beschädigen“

Dies ist ein wichtigeres Konzept, das von der Ätzrate abgeleitet wird. In der Praxis ätzen wir selten nur ein Material. Durch die Verwendung von Fotolack als Maske zum Ätzen der darunter liegenden Siliziumoxidschicht hoffen wir beispielsweise:

Hochgeschwindigkeitsätzendes Siliciumdioxid.

Niedrig-Ätzen des Fotolacks und des darunter liegenden Siliziumsubstrats.

Das Auswahlverhältnis ist das Verhältnis der Ätzraten der beiden Materialien:
Upstream-Verbindungsfehler oder Trennung/Zurücksetzen vor Headern. erneut versucht und der letzte Grund für das Zurücksetzen: Fernverbindungsfehler, Transportfehlergrund: verzögerte Verbindung. Fehler: Verbindung abgelehnt

Ein hohes Selektionsverhältnis bedeutet, dass der Ätzprozess das Zielmaterial sehr selektiv entfernt, ohne dass die Maske und die Stoppschicht beschädigt werden. Dies ist die Grundlage für die Implementierung komplexer 3D-Strukturen wie FinFET-Fin-Strukturen und 3D-NAND-Speicherlöcher.

0010-21827 8" Schildbaugruppe