Techniek waarbij oppervlaktemodificatie en verwijdering afwisselend worden herhaald, zodat per cyclus een hoeveelheid ter grootte van een atoomlaag wordt weggeëtst. De etsdiepte is zeer nauwkeurig te regelen.
Japanse benaming: ALE(原子層エッチング)
“ALE (atomic layer etching)” komt voor in 1 oefenvragen uit 1 onderwerpen, bijv. Etsen.
Vakgebied: Etsen
Atomic layer etching (ALE) verdeelt het etsen in afzonderlijke, zelflimiterende halve stappen. Bij een typische plasma-ALE van silicium wordt eerst chloor toegevoerd, dat op het oppervlak adsorbeert tot verzadiging en alleen de bovenste laag omzet in een zwak gebonden gechloreerde laag. Na een purge worden argonionen met lage energie toegepast, met een energie die hoog genoeg is om de gemodificeerde laag te verwijderen maar onder de drempel voor het sputteren van onbehandeld silicium blijft. Daarna volgt opnieuw een purge en herhaalt de cyclus zich. Elke cyclus verwijdert een vaste hoeveelheid, doorgaans ongeveer 0,1–0,5 nm.
Omdat elke stap vanzelf stopt, wordt de etsdiepte bepaald door cycli te tellen in plaats van door een continue ets te timen. De verwijdering per cyclus is in dichte en geïsoleerde structuren vrijwel gelijk, oppervlakken blijven glad en de lage ionenenergie veroorzaakt weinig roosterschade. Daardoor is ALE geschikt voor stappen die binnen enkele nanometers moeten stoppen of voor het etsen van films van slechts enkele atoomlagen dik. Het nadeel is de snelheid: gaswisselingen en purges maken elke cyclus traag, dus ALE wordt meestal bewaard voor het laatste, kritische deel van een ets.
Plasma-ALE, die ionen gebruikt in de verwijderingsstap, is gericht en kan de bodem van een structuur etsen zonder de zijwanden aan te tasten. Thermische ALE gebruikt daarentegen zuiver chemische reacties, bijvoorbeeld het fluoreren van een metaaloxideoppervlak en daarna het verwijderen van het fluoride met een precursor via ligandenuitwisseling, en etst dus isotroop. Thermische ALE is nuttig waar een nauwkeurige, uniforme laterale recess nodig is binnen driedimensionale structuren die ionen niet direct kunnen bereiken.
ALE is de etstegenhanger van atomic layer deposition (ALD), dat films opbouwt door afwisselende, zelflimiterende blootstelling aan precursors. Beide ruilen snelheid in voor controle en uniformiteit op atomaire schaal. Nu transistorstructuren overgaan op gate-all-around (GAA) nanosheets met lagen van slechts enkele nanometers dik, wordt ALE ingezet bij de bewerking van het gategebied en bij andere stappen waar overetsen minimaal moet zijn, en wordt het ook onderzocht voor recess-etsen met weinig schade in devices van verbindingshalfgeleiders.
Antwoord: B. Oppervlaktemodificatie en verwijdering worden afwisselend herhaald, waardoor de etshoeveelheid op atoomlaagniveau wordt geregeld
Bij ALE wordt een zelflimiterend proces herhaald waarin eerst alleen de bovenste laag van het oppervlak wordt gemodificeerd, bijvoorbeeld door adsorptie van chloor, en vervolgens alleen die laag wordt verwijderd, bijvoorbeeld met ionen van lage energie. De hoeveelheid die per cyclus wordt weggeëtst is constant, circa 0,1 tot 0,5 nm, zodat de regeling op atoomlaagniveau nauwkeurig is, de schade aan het oppervlak klein blijft en ook het snelheidsverschil tussen dichte en open patronen klein is. ALE is het etsequivalent van ALD en begint te worden toegepast bij de bewerking van GAA en het gate-gebied.
Beide berusten op afwisselende, zelflimiterende oppervlaktereacties, maar ALD voegt per cyclus een fractie van een nanometer materiaal toe, terwijl ALE het verwijdert. Ze worden vaak beschreven als elkaars spiegelbeeld.
Doorgaans ongeveer 0,1–0,5 nm per cyclus, ruwweg één atoomlaag of minder, afhankelijk van het materiaal en de chemie. De totale diepte wordt bepaald door het aantal cycli.
Elke cyclus vraagt afzonderlijke stappen voor modificatie, purge en verwijdering, zodat de netto etssnelheid veel lager is dan bij continu plasma-etsen. Het wordt ingezet waar precisie en weinig schade de lagere doorvoer rechtvaardigen.
Bij ALE wordt een zelflimiterend proces herhaald waarin eerst alleen de bovenste laag van het oppervlak wordt gemodificeerd, bijvoorbeeld door adsorptie van chloor, en vervolgens alleen die laag wordt verwijderd, bijvoorbeeld met ionen van lage energie.
Welke uitspraak over de kenmerken van atoomlaagetsen (ALE) …ALD (atomic layer deposition) GAA (gate-all-around) Anisotroop etsen Antenne-effect ARDE (aspect-ratio-afhankelijk etsen) Ashing Aspectverhouding Droog etsen Eindpuntdetectie Gebufferd fluorwaterstofzuur (BHF)