隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，先進芯片的關(guān)鍵尺寸不斷縮小，甚至要求具有復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)。這些技術(shù)的發(fā)展對刻蝕工藝提出了極高的要求，特別是在選擇比和精度方面。傳統(tǒng)的等離子體刻蝕技術(shù)難以滿足這種高精度的要求。原子層蝕刻（Atomic Layer Etching, ALE）是一種高精度的刻蝕技術(shù)，可以視為原子層沉積（Atomic Layer Deposition, ALD）的逆向過程。ALE具有薄膜刻蝕的自限制性，能夠在每個循環(huán)周期內(nèi)僅去除一個原子層，從而實現(xiàn)原子層級別的尺寸和精度控制。盡管早期的ALE技術(shù)由于移除材料的效率較低而被認為不適合實際生產(chǎn)，但隨著器件關(guān)鍵尺寸的不斷縮?。ㄔS多功能層的厚度已小于2-3nm），ALE技術(shù)迎來了新的發(fā)展機遇。

     ALE技術(shù)主要可以分為兩種類型：等離子體增強ALE和熱ALE。這兩種技術(shù)都包括兩個半反應(yīng)過程，遵循自限制性原則進行操作。

1. 等離子體增強ALE

     第一個半反應(yīng)：將反應(yīng)氣體1引入反應(yīng)腔中，與材料表面發(fā)生化學反應(yīng)，形成一層自限制層。停止通入反應(yīng)氣體1，并將多余的反應(yīng)氣體1和副產(chǎn)物從反應(yīng)腔中排出。

     第二個半反應(yīng)：引入具有一定能量的離子（通常為氬離子Ar?）轟擊表面，或者引入第二種氣體2，通過物理或化學作用去除自限制層。停止引入高能粒子或反應(yīng)氣體2，并清除刻蝕過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物及多余的粒子或氣體2，以完成一個ALE循環(huán)周期。

2. 熱ALE

     第一個半反應(yīng)：將反應(yīng)氣體1引入反應(yīng)腔中，與材料表面發(fā)生化學反應(yīng)，形成一層自限制層。停止通入反應(yīng)氣體1，并將多余的反應(yīng)氣體1和副產(chǎn)物從反應(yīng)腔中排出。

     第二個半反應(yīng)：在沒有等離子體的情況下，利用熱能激活反應(yīng)氣體2，通過化學反應(yīng)去除自限制層。停止引入反應(yīng)氣體2，并清除刻蝕過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物及多余的氣體2，以完成一個ALE循環(huán)周期。

3.ALE工藝的優(yōu)勢

     高精度：ALE工藝能夠?qū)崿F(xiàn)每個循環(huán)周期僅去除一個原子層，確保了極高的尺寸精度。

     自限制性：每個循環(huán)周期內(nèi)的刻蝕過程具有自限制性，避免了過度刻蝕，提高了工藝的可控性和重復(fù)性。

     選擇性：ALE工藝可以選擇性地刻蝕特定材料，而不影響其他材料，這對于多層結(jié)構(gòu)的器件尤為重要。

     ALE技術(shù)憑借其高精度、自限制性和選擇性，已成為先進芯片制造中不可或缺的一部分。隨著器件關(guān)鍵尺寸的不斷縮小，ALE技術(shù)的應(yīng)用前景越來越廣闊，為未來的微電子工業(yè)提供了強大的技術(shù)支持。隨著技術(shù)的不斷進步和完善，ALE有望在更多領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，推動半導(dǎo)體行業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

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