等离子体蚀刻可能是半导体制造中最重要的工艺，其发展的三个阶段分别为：

1、确定需要什么蚀刻剂、气体、辅助层等来执行蚀刻；

2、演示在规格范围内完全去除薄膜的性能，并在一片晶圆上实现匀性。

3、确定如何在HVM中以高产量和小漂移的方式在数千个晶片上重复该过程。

       通常，熟练的蚀刻和集成工程师处理开发的前两个阶段。第三阶段将再次利用工程专业知识——机器学习和数据分析，它可以访问大量数据，并且可以理解一百万个相互作用的东西。第三阶段使用了数千片晶圆——至少比第一阶段和第二阶段使用的晶圆大一个数量级。从标称工艺流程和布局中获得概念验证，并在晶圆上开发一个或多个工作装置，然后将该POC转移到晶圆厂的产品开发团队，以扩大流程并提高产量。这与盈利能力可能会产生巨大差距。工艺窗口建模通过将晶圆厂的变化引入研发寻路的早期阶段来缩小这一差距。

       在蚀刻工艺中有多个参数影响蚀刻速率、轮廓和选择性。一个关键是温度，在控制蚀刻速率、选择性和蚀刻轮廓时，可以看到蚀刻工艺中热效应的影响，蚀刻过程取决于晶片的表面温度，这取决于几种热通量，包括热传导、离子冲击能、表面反应和等离子体辐射热通量。因此，等离子体模型需要结合所有这些物理特征，以准确描述晶片表面的温度变化。工艺模拟软件可以对一系列蚀刻属性进行建模，能够更快地获得更好的蚀刻结果，并加快客户提高产量或优化产量的能力。

       随着设计规则的缩小，许多蚀刻工艺都转向了非常快速的等离子体蚀刻工艺步骤，这些步骤需要对所有反应输入进行高度精确的控制：功率、压力、化学和温度。优化等离子体脉冲行为也有一种趋势，即产生特定的离子与中性比，然后清除副产物。这种情况的高级建模对于进一步扩大设备规模至关重要。

       一段时间以来，蚀刻系统的制造商一直在使用建模软件来加快下一个节点的开发或斜坡产量。在开发下一个节点技术时，根本没有足够的时间或足够的晶圆来执行所有可能的工艺实验。蚀刻设备设置组合的数量可能达到数百万，甚至数十亿，使用所有工艺可能性进行强力晶圆开发根本不可能。当然，所有好的模型都是在实际芯片上验证的。一个准确的模型应该是预测性的，它应该解决用户想要解决的有针对性的问题。工具供应商也在开发先进的蚀刻工艺，以更紧密地集成生产线，并将曾经的两个掩模级工艺（两个光刻步骤）转变为一个工艺，从而简化工艺并降低成本。

       蚀刻工艺中最关键的蚀刻步骤包括伪栅极蚀刻、各向异性柱蚀刻、各向同性间隔物蚀刻和沟道释放步骤。通过硅和SiGe交替层的轮廓蚀刻是各向异性的，并且使用氟化化学。内部间隔物蚀刻（压痕）和沟道释放步骤被优化以去除硅损失极低的SiGe。

        在蚀刻中，罪魁祸首是具有高全球变暖潜能（GWP）的氟化气体。芯片制造商和材料供应商正在寻求替代化学品来减少碳排放。PFAS之所以有问题，是因为它的分子非常稳定，大气中的光或化学反应不足以分解它。许多氧气含量较高的替代气体混合物更容易离解，全球升温潜能值较低。但可持续性并不是一个特别的蚀刻或沉积挑战。从光刻到封装，这是一个全面的行业挑战，新材料的影响会影响整个器件加工。

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