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第1章 低温等离子体蚀刻技术发展史1

1.1绚丽多彩的等离子体世界3

1.2低温等离子体的应用领域4

1.3低温等离子体蚀刻技术混沌之初5

1.4低温等离子体蚀刻技术世纪初的三国演义7

1.5三维逻辑和存储器时代低温等离子体蚀刻技术的变迁9

1.6华人在低温等离子体蚀刻机台发展中的卓越贡献10

1.7未来低温等离子体蚀刻技术展望12

参考文献13

第2章 低温等离子体蚀刻简介15

2.1等离子体的基本概念17

2.2低温等离子体蚀刻基本概念18

2.3等离子体蚀刻机台简介23

2.3.1电容耦合等离子体机台23

2.3.2电感耦合等离子体机台24

2.3.3电子回旋共振等离子体机台25

2.3.4远距等离子体蚀刻机台25

2.3.5等离子体边缘蚀刻机台26

2.4等离子体先进蚀刻技术简介27

2.4.1等离子体脉冲蚀刻技术27

2.4.2原子层蚀刻技术31

2.4.3中性粒子束蚀刻技术34

2.4.4带状束方向性蚀刻技术35

2.4.5气体团簇离子束蚀刻技术37

参考文献40

第3章 等离子体蚀刻在逻辑集成电路制造中的应用43

3.1逻辑集成电路的发展45

3.2浅沟槽隔离蚀刻46

3.2.1浅沟槽隔离的背景和概况46

3.2.2浅沟槽隔离蚀刻的发展47

3.2.3膜层结构对浅沟槽隔离蚀刻的影响48

3.2.4浅沟槽隔离蚀刻参数影响51

3.2.5浅沟槽隔离蚀刻的重要物理参数及对器件性能的影响53

3.2.6鳍式场效应晶体管中鳍（Fin）的自对准双图形的蚀刻54

3.2.7鳍式场效应晶体管中的物理性能对器件的影响57

3.2.8浅沟槽隔离蚀刻中的负载调节58

3.3多晶硅栅极的蚀刻62

3.3.1逻辑集成电路中的栅及其材料的演变62

3.3.2多晶硅栅极蚀刻63

3.3.3台阶高度对多晶硅栅极蚀刻的影响66

3.3.4多晶硅栅极的线宽粗糙度68

3.3.5多晶硅栅极的双图形蚀刻71

3.3.6鳍式场效应晶体管中的多晶硅栅极蚀刻73

3.4等离子体蚀刻在锗硅外延生长中的应用75

3.4.1西格玛型锗硅沟槽成型控制77

3.4.2蚀刻后硅锗沟槽界面对最终西格玛型沟槽形状及硅锗外延生长的影响79

3.5伪栅去除81

3.5.1高介电常数金属栅极工艺81

3.5.2先栅极工艺和后栅极工艺82

3.5.3伪栅去除工艺82

3.6偏置侧墙和主侧墙的蚀刻86

3.6.1偏置侧墙的发展86

3.6.2侧墙蚀刻87

3.6.3先进侧墙蚀刻技术88

3.6.4侧墙蚀刻对器件的影响89

3.7应力临近技术90

3.7.1应力临近技术在半导体技术中的应用90

3.7.2应力临近技术蚀刻92

3.8接触孔的等离子体蚀刻93

3.8.1接触孔蚀刻工艺的发展历程93

3.8.2接触孔掩膜层蚀刻步骤中蚀刻气体对接触孔尺寸及圆整度的影响94

3.8.3接触孔主蚀刻步骤中源功率和偏置功率对接触孔侧壁形状的影响97

3.8.4接触孔主蚀刻步骤中氧气使用量的影响及优化98

3.8.5接触孔蚀刻停止层蚀刻步骤的优化100

3.8.6晶圆温度对接触孔蚀刻的影响102

3.9后段互连工艺流程及等离子体蚀刻的应用103

3.9.1后段互连工艺的发展历程103

3.9.2集成电路制造后段互连工艺流程105

3.10第一金属连接层的蚀刻110

3.10.1第一金属连接层蚀刻工艺的发展历程110

3.10.2工艺整合对第一金属连接层蚀刻工艺的要求113

3.10.3第一金属连接层蚀刻工艺参数对关键尺寸、轮廓图形及电性能的影响114

3.11通孔的蚀刻116

3.11.1工艺整合对通孔蚀刻工艺的要求116

3.11.2通孔蚀刻工艺参数对关键尺寸、轮廓图形及电性能的影响116

3.12金属硬掩膜层的蚀刻120

3.12.1金属硬掩膜层蚀刻参数对负载效应的影响121

3.12.2金属硬掩膜层材料应力对负载效应的影响123

3.12.3金属硬掩膜层蚀刻侧壁轮廓对负载效应的影响124

3.13介电材料沟槽的蚀刻125

3.13.1工艺整合对介电材料沟槽蚀刻工艺的要求125

3.13.2先通孔工艺流程沟槽蚀刻工艺参数对关键尺寸、轮廓图形及电性能的影响125

3.13.3金属硬掩膜先沟槽工艺流程沟槽蚀刻工艺对关键尺寸、轮廓图形及电性能的影响129

3.14钝化层介电材料的蚀刻133

3.15铝垫的金属蚀刻133

参考文献137

第4章 等离子体蚀刻在存储器集成电路制造中的应用141

4.1闪存的基本介绍143

4.1.1基本概念143

4.1.2发展历史143

4.1.3工作原理143

4.1.4性能144

4.1.5主要厂商145

4.2等离子体蚀刻在标准浮栅闪存中的应用147

4.2.1标准浮栅闪存的浅槽隔离蚀刻工艺148

4.2.2标准浮栅闪存的浅槽隔离氧化层回刻工艺152

4.2.3标准浮栅闪存的浮栅蚀刻工艺154

4.2.4标准浮栅闪存的控制栅极蚀刻工艺157

4.2.5标准浮栅闪存的侧墙蚀刻工艺162

4.2.6标准浮栅闪存的接触孔蚀刻工艺163

4.2.7特殊结构闪存的蚀刻工艺180

4.2.8标准浮栅闪存的SADP蚀刻工艺182

4.3 3D NAND关键工艺介绍186

4.3.1为何开发3D NAND闪存186

4.3.2 3D NAND的成本优势187

4.3.3 3D NAND中的蚀刻工艺190

4.4新型存储器与系统集成芯片195

4.4.1 SoC芯片市场主要厂商197

4.4.2 SoC芯片中嵌入式存储器的要求与器件种类197

4.5新型相变存储器的介绍及等离子体蚀刻的应用199

4.5.1相变存储器的下电极接触孔蚀刻工艺200

4.5.2相变存储器的GST蚀刻工艺203

4.6新型磁性存储器的介绍及等离子体蚀刻的应用204

4.7新型阻变存储器的介绍及等离子体蚀刻的应用210

4.8新型存储器存储单元为何多嵌入在后段互连结构中212

4.8.1新型存储器存储单元在后段互连结构中的嵌入形式212

4.8.2存储单元连接工艺与标准逻辑工艺的异同及影响213

参考文献215

第5章 等离子体蚀刻工艺中的经典缺陷介绍219

5.1缺陷的基本介绍221

5.2等离子体蚀刻工艺相关的经典缺陷及解决方法222

5.2.1蚀刻机台引起的缺陷222

5.2.2工艺间的互相影响229

5.2.3蚀刻工艺不完善所导致的缺陷236

参考文献243

第6章 特殊气体及低温工艺在等离子体蚀刻中的应用245

6.1特殊气体在等离子体蚀刻中的应用247

6.1.1气体材料在半导体工业中的应用及分类247

6.1.2气体材料在等离子体蚀刻中的应用及解离原理251

6.1.3特殊气体等离子体蚀刻及其应用252

6.2超低温工艺在等离子体蚀刻中的应用266

6.2.1超低温等离子体蚀刻技术简介266

6.2.2超低温等离子体蚀刻技术原理分析266

6.2.3超低温等离子体蚀刻技术应用268

参考文献270

第7章 等离子体蚀刻对逻辑集成电路良率及可靠性的影响273

7.1等离子体蚀刻对逻辑集成电路良率的影响275

7.1.1逻辑集成电路良率简介275

7.1.2逻辑前段蚀刻工艺对逻辑集成电路良率的影响280

7.1.3逻辑后段蚀刻工艺对逻辑集成电路良率的影响286

7.2等离子体蚀刻对逻辑集成电路可靠性的影响289

7.2.1半导体集成电路可靠性简介289

7.2.2等离子体蚀刻对HCI的影响292

7.2.3等离子体蚀刻对GOI／TDDB的影响293

7.2.4等离子体蚀刻对NBTI的影响295

7.2.5等离子体蚀刻对PID的影响297

7.2.6等离子体蚀刻对EM的影响299

7.2.7等离子体蚀刻对SM的影响303

7.2.8等离子体蚀刻对low-k TDDB的影响304

参考文献308

第8章 等离子体蚀刻在新材料蚀刻中的展望311

8.1硅作为半导体材料在集成电路应用中面临的挑战313

8.2三五族半导体材料在集成电路中的潜在应用及其蚀刻方法317

8.2.1磷化铟的蚀刻318

8.2.2铟镓砷的蚀刻321

8.2.3镓砷的蚀刻325

8.3锗在集成电路中的潜在应用及其蚀刻方法326

8.4石墨烯在集成电路中的潜在应用及其蚀刻方法328

8.5其他二维材料在集成电路中的潜在应用及其蚀刻方法333

8.6定向自组装材料蚀刻335

参考文献338

第9章 先进蚀刻过程控制及其在集成电路制造中的应用341

9.1自动控制技术343

9.2传统工业先进过程控制技术344

9.3先进过程控制技术在集成电路制造中的应用345

9.4先进过程控制技术在等离子体蚀刻工艺中的应用352

9.4.1等离子体蚀刻建模352

9.4.2等离子体蚀刻过程识别355

9.4.3等离子体蚀刻过程量测363

9.4.4等离子体蚀刻先进控制实例364

参考文献374