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      新的蝕刻技術(shù)可能會推動半導(dǎo)體器件的制造方式
      
			
      
				2020-02-13 10:05:01
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      像半導(dǎo)體設(shè)備這樣的微電子設(shè)備是我們每天使用的技術(shù)的核心。隨著我們進(jìn)入一個不斷擴(kuò)大摩爾定律極限的時代，至關(guān)重要的是找到新的方法來繼續(xù)將更多的電路封裝到每個單獨(dú)的設(shè)備中，以提高計(jì)算機(jī)的速度和功能。
      

      新的蝕刻技術(shù)可能會推動半導(dǎo)體器件的制造方式
      

      美國能源部(DOE)的阿貢國家實(shí)驗(yàn)室(Argonne National Laboratory)的研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種新技術(shù)，該技術(shù)可能有助于制造這些越來越小但復(fù)雜的設(shè)備。這項(xiàng)稱為分子層蝕刻的技術(shù)在《材料化學(xué)》上發(fā)表的一篇新論文中有詳細(xì)介紹。
      

      為了使微電子器件更小，制造商必須將越來越多的電路塞入較小的薄膜和3D結(jié)構(gòu)中。今天，這是通過使用薄膜沉積和蝕刻技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的，這種技術(shù)可以一次生長或去除一層膜。
      

      “我們在納米級控制物質(zhì)的能力受到我們必須添加或去除材料薄層的工具種類的限制。分子層蝕刻(MLE)是一種工具，它使制造商和研究人員可以精確地控制薄材料的制造方式。顯微技術(shù)和納米級材料被去除了。”主要作者，密蘇里大學(xué)助理教授，阿貢大學(xué)前博士后研究員馬蒂亞斯·楊說。
      

      與分子層沉積(MLD)(一種沉積技術(shù))一起，MLE可用于設(shè)計(jì)微觀體系結(jié)構(gòu)。這些方法類似于原子層沉積(ALD)和原子層蝕刻(ALE)的模擬，原子層沉積是制造微電子學(xué)最常用的技術(shù)。但是，與僅涉及無機(jī)膜的原子分層技術(shù)不同，MLD和MLE還可用于生長和去除有機(jī)膜。
      

      怎么運(yùn)行的
      

      原則上，MLE的工作原理是將幾納米或幾微米厚的薄膜暴露于真空室內(nèi)的氣體脈沖中。該過程始于一種氣體(氣體A)，該氣體一進(jìn)入即與薄膜表面反應(yīng)。接著，將膜暴露于第二氣體(氣體B)。重復(fù)該AB過程，直到從膜上去除期望的厚度為止。
      

      該研究的合著者阿爾貢化學(xué)家杰夫·埃蘭(Jeff Elam)說：“從A到B的最終效果是從薄膜上去除了分子層。” “如果您一次又一次地依次執(zhí)行該過程，則可以減少薄膜的厚度以達(dá)到所需的最終厚度。”
      

      MLD的一個關(guān)鍵方面是A和B表面反應(yīng)是自限性的。它們僅持續(xù)到所有可用的反應(yīng)性表面位點(diǎn)被消耗掉，然后反應(yīng)自然終止。這種自限性能在制造中非常有幫助，因?yàn)樗鄬θ菀讓⒐に嚁U(kuò)展到更大的基板尺寸。
      

      研究人員使用蘆薈酮測試了他們的方法，后者是一種類似于硅橡膠的有機(jī)材料，在柔性電子領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用。在他們的實(shí)驗(yàn)中，氣體A為含鋰鹽，氣體B為三甲基鋁(TMA)，這是一種有機(jī)金屬鋁基化合物。
      

      在蝕刻過程中，鋰化合物以一種使鋰粘在表面上并破壞膜中化學(xué)鍵的方式與葡萄糖醛酮薄膜的表面反應(yīng)。然后，當(dāng)引入TMA并使其反應(yīng)時，它除去了含鋰的膜層。鋰起犧牲作用-暫時沉積在表面上以破壞化學(xué)鍵，然后由TMA除去。
      

      “這個過程可以繼續(xù)通過一層一層這樣的，如果你想你可以刪除整個材料，” Young說。
      

      打開微電子的新門
      

      使用這種技術(shù)可以幫助制造商和研究人員開發(fā)制造納米結(jié)構(gòu)的新方法。對于他們來說，該工藝也可能是一個更安全的選擇，因?yàn)樗缓u素，鹵素是其他蝕刻工藝中常見的化學(xué)藥品的苛刻成分。它還具有選擇性的優(yōu)點(diǎn)。蝕刻技術(shù)可以選擇性地去除MLD層而不會影響附近的ALD層。
      

      EML說：“ MLE有潛力幫助引入制造和控制納米級材料幾何形狀的新途徑，這將為微電子學(xué)打開新的大門，并超越傳統(tǒng)的摩爾定律定標(biāo)。”
      

      該論文的標(biāo)題為“使用有機(jī)鋰和三甲基鋁對金屬錐膜進(jìn)行分子層蝕刻”。
      
			

			
        
      
			
      
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