文章来源:半导体与物理
原文作者:jjfly686
Bosch刻蚀工艺作为微纳加工领域的关键技术,对于HBM和TSV的制造起到了至关重要的作用。
HBM是一种先进的3D堆叠内存技术,通过将多层DRAM芯片垂直堆叠并使用硅通孔(TSV)技术连接,实现了显著的带宽提升和功耗降低。HBM技术在高性能计算、图形处理和人工智能等领域有着广泛的应用。Bosch刻蚀工艺作为微纳加工领域的关键技术,对于HBM和TSV的制造起到了至关重要的作用。
在HBM制造过程中,Bosch刻蚀工艺主要用于形成TSV结构。TSV技术要求在硅基板上刻蚀出深且直的孔洞,以便在不同层之间建立电气连接。Bosch刻蚀工艺的高深宽比和高精度特性使其成为制造TSV的理想选择。
1. 基础刻蚀阶段 (Bosch I 阶段)
目的:去除硅材料,形成初始的沟槽或孔洞。
过程:使用SF6(六氟化硫)作为主要刻蚀气体,通过等离子体放电产生氟自由基和离子。这些活性物种与硅表面发生化学反应,形成挥发性的SiF4(四氟化硅),从而去除硅材料。为了提高刻蚀的选择性和速率,有时会加入少量的氧气(O2)以促进副产物的清除。
2. 侧壁保护阶段
目的:在沟槽或孔洞的侧壁形成保护层,防止后续刻蚀过程中侧壁的侵蚀。
过程:切换到C4F8(八氟环丁烷)作为主要气体。C4F8在等离子体作用下分解并沉积于沟槽侧壁,形成一层聚合物保护膜。这层膜有效地阻止了后续刻蚀过程中侧壁的进一步侵蚀,确保了沟槽的直立性和结构的稳定性。
3. 侧壁刻蚀阶段 (Bosch III 阶段)
目的:去除沟槽底部的硅材料,同时保持侧壁保护层的完整性。
过程:再次切换回SF6为主的刻蚀气体环境,针对已经形成的侧壁保护层进行局部刻蚀。由于保护层的存在,只有暴露在外的硅材料会被有效移除,而沟槽底部及侧壁则受到保护,维持原有的形态。此阶段的关键在于精确控制刻蚀条件,避免对侧壁造成不必要的损伤。
4. 重复循环
目的:通过多次循环,逐步加深沟槽或孔洞的深度,直至达到设计要求。
过程:上述三个阶段构成了一个完整的刻蚀-沉积-再刻蚀周期。每个周期中,侧壁保护层的形成与去除是确保结构完整性的关键步骤。根据所需的刻蚀深度和形状,可以重复进行多个周期,实现更加复杂和精确的结构。
Bosch刻蚀工艺的优势
高深宽比:Bosch工艺能够实现高达几十微米甚至几百微米的深宽比,适用于制造深且直的TSV孔洞。
高精度:通过精确控制刻蚀条件,Bosch工艺能够确保孔洞的垂直度和平滑性,提高TSV的可靠性和性能。
高选择性:Bosch工艺能够选择性地刻蚀硅材料,而不损坏其他材料,确保了TSV结构的完整性和稳定性。
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原文标题:Bosch 工艺
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