雙步驟蝕刻如何確保材料選擇性？

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北方華創雙步驟蝕刻技術透過精密化學反應與電漿輔助，確保3D DRAM製程的材料選擇性

北方華創所開發的雙步驟蝕刻製程，透過兩個關鍵環節的協同作用，精準控制蝕刻對不同材料的作用範圍，進而達成高度的材料選擇性。此技術的突破，對於中國記憶體製造商如長鑫科技發展下一代3D DRAM技術，降低對先進EUV設備的依賴，具有重要的戰略意義。
第一步：氟自由基注入與保護膜形成，精準界定蝕刻目標

該製程的第一個核心步驟，是在目標蝕刻材料——矽鍺（SiGe）層中，注入電中性的氟自由基。此階段的關鍵在於「無偏壓」的注入方式，確保氟自由基僅在SiGe層內發生反應，而不會對相鄰的矽（Si）層造成額外損害。同時，此反應亦會在Si層表面形成一層極薄的氟化鍺（GeFₓ）保護膜。這層保護膜的形成，有效隔絕了後續蝕刻化學物質對Si層的侵蝕，將蝕刻的目標精準限制在SiGe層，從而實現了對材料的選擇性。北方華創的研究指出，此方法可達到超過500比1的Si對SiGe蝕刻選擇比，意即SiGe層的蝕刻速率是Si層的500倍以上，且Si層的損失控制在10埃（Å）以下。
第二步：電漿輔助清除，解決化學副產物沉積問題

在完成SiGe層的選擇性蝕刻後，製程中會產生化學副產品，這些副產品若沉積在蝕刻結構底部，將會引發所謂的「微負載」（microloading）問題，影響蝕刻的深度均勻性，甚至阻礙蝕刻化學物質抵達底部層。為了解決此挑戰，北方華創在其雙步驟蝕刻製程中引入了第二個關鍵環節：透過電漿輔助的清除程序。此步驟利用電漿的能量，有效地將蝕刻過程中產生的化學副產品排出，防止其在結構底部堆積。透過清除這些不必要的沉積物，確保了蝕刻過程的順暢進行，並維持了3D DRAM堆疊結構整體的均勻性，使頂部與底部層之間的厚度差異最小化，進一步鞏固了製程的穩定性與可靠性。

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