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硅铝氧化物原子层刻蚀技术研究
目录
文档概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4
1.1研究背景与意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5
1.1.1微电子产业发展趋势．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6
1.1.2器件尺寸微缩对制备工艺的挑战．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7
1.2氧化物材料在半导体器件中的应用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11
1.2.1硅铝氧化物的特性与功能．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13
1.2.2硅铝氧化物在先进器件中的应用实例．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13
1.3原子层刻蚀技术概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15
1.3.1原子层刻蚀的基本原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16
1.3.2原子层刻蚀技术与传统干法刻蚀的比较．．．．．．．．．．．．．．．．．．17
1.4硅铝氧化物原子层刻蚀技术研究现状．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19
1.4.1国内外研究进展．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20
1.4.2现有技术面临的挑战．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21
1.5本文研究内容与目标．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23
硅铝氧化物原子层刻蚀原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23
2.1化学计量控制原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．24
2.1.1自限制反应机制．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27
2.1.2化学计量比与刻蚀选择性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．30
2.2硅铝氧化物的化学特性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31
2.2.1硅铝氧化物的组成与结构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．33
2.2.2硅铝氧化物的刻蚀机理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．33
2.3原子层刻蚀工艺流程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．35
2.3.1前驱体注入．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．41
2.3.2氧化物沉积/刻蚀循环．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．41
2.3.3清洗步骤．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．42
硅铝氧化物原子层刻蚀工艺参数研究．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．43
3.1前驱体选择与优化．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．44
3.1.1前驱体种类与特性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．46
3.1.2前驱体流量对刻蚀速率的影响．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．49
3.2刻蚀气氛组成与压力．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．50
3.2.1刻蚀气体种类与配比．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．51
3.2.2系统压力对刻蚀均匀性的影响．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．52
3.3刻蚀温度控制．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．53
3.3.1温度对刻蚀速率的影响．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．55
3.3.2温度对刻蚀形貌的影响．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．58
硅铝氧化物原子层刻蚀形貌与性能表征．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．59
4.1刻蚀形貌表征方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．60
4.1.1扫描电子显微镜．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．62
4.1.2原子力显微镜．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．63
4.2
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