半導體器件從FinFET轉向GAA時對晶圓制造工藝的影響

老虎說芯|Tiger Chip|

2024-08-13 17:37:49 753

最近有熱心讀者希望了解：當半導體技術從FinFET轉向GAA（Gate-All-Around）時，會對蝕刻、清洗、CVD/PVD等制造工藝產生一系列影響。

一、FinFET與GAA結構的差異

FinFET結構：FinFET是一種三維結構，柵極圍繞著從襯底突出出來的硅鰭狀結構。

GAA結構：GAA是一種更*的三維結構，柵極完全包圍著納米線或納米片，從而提供更好的電氣控制。

圖：FinFET和GAAFET示意

二、對蝕刻工藝的影響

FinFET中的蝕刻：需要高各向異性蝕刻工藝來形成鰭狀結構。在形成鰭結構的過程中，需要高選擇性蝕刻來避免損壞周圍的材料。

圖：SiGe/Si Channel FinFET device生產工藝

GAA中的蝕刻：由于GAA中納米線或納米片的精細尺寸，蝕刻工藝需要更高的精度。需要對多層材料進行選擇性蝕刻，以確保納米線或納米片的完整性。可能需要引入新型蝕刻氣體或等離子體，以實現對納米結構的高保真度蝕刻。

圖：GAA-SNWT的生產工藝

三、對清洗工藝的影響

FinFET中的清洗：主要針對鰭結構的清洗，重點在于去除光刻膠和蝕刻殘留物。

GAA中的清洗：由于GAA結構更加復雜，清洗工藝需要避免對納米線或納米片的損傷。需要引入更溫和、更有效的清洗溶劑和方法，以防止對細小結構的腐蝕和損傷。

圖：傳統FET跟FinFET對比

四、對CVD/PVD工藝的影響

FinFET中的CVD/PVD：CVD（化學氣相沉積）和PVD（物理氣相沉積）主要用于鰭結構的柵極材料沉積和絕緣層沉積。要求*的沉積均勻性和填充性。

GAA中的CVD/PVD：由于GAA結構需要完全包圍納米線或納米片，CVD/PVD工藝需要具備更高的沉積均勻性和精確控制能力。需要開發新的沉積材料和工藝，以適應納米線或納米片的包覆要求。可能需要使用ALD（原子層沉積）等更精細的沉積技術，以確保每一層材料的均勻性和厚度控制。

圖：FinFET器件的尺寸示意

五、其他相關工藝的影響

光刻：GAA結構對光刻技術提出了更高的要求，需要更高分辨率的光刻技術來定義精細結構。可能需要引入EUV（極紫外光刻）技術，以滿足更小尺寸的需求。

材料選擇：由于GAA結構中的納米線或納米片對材料性能的敏感性，需要選擇具有更高電氣性能和熱穩定性的材料。

封裝技術：GAA結構的復雜性對后續的封裝技術也提出了新的挑戰，需要確保納米結構在封裝過程中的完整性和功能性。

總結來說，從FinFET到GAA的轉變對半導體制造的各個方面都提出了更高的要求，特別是在蝕刻、清洗和CVD/PVD等關鍵工藝上，需要進行技術的改進和創新，以適應新結構的制造需求。

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