ALE（Atomic Layer Etching，原子层刻蚀）
逐原子层精确移除。是 3nm 以下先进制程必备的"外科手术级"刻蚀工艺。Lam Research 全球领先，中微公司 是中国 ALE 突破核心（据2-10）。
是什么
- 原子层刻蚀（Atomic Layer Etching）：通过两步自限制反应循环，逐原子层精确移除材料
- 与连续刻蚀（CCP/ICP）的区别：精度可达 0.1nm 级，但速度慢一个数量级
- 工艺步骤：
- 表面改性（吸附反应气体形成单层化合物）
- 物理/化学去除（低能离子轰击去除该层）
- 循环 = 1 个原子层（典型 0.1-0.5nm/cycle）
在 AI 产业链中的角色
- 3nm/2nm 必备：GAA（环绕栅极）/ Forksheet / CFET 等结构对均匀性和选择比要求极致
- HBM TSV 关键工艺：3D 堆叠 HBM 的硅通孔（TSV）刻蚀 + 高深宽比刻蚀
- GAA 鳍片释放：移除牺牲层（SiGe）而不损伤 Si 通道
- EUV 协同：高 NA EUV 光刻图案 + ALE 修整提高 CD 均匀性
- AI 芯片良率提升：先进制程良率与刻蚀均匀性高度相关
主要玩家
- 国际：
- Lam Research — ALE 全球领先，Kiyo / Versys 系列
- 东京电子 — Tactras / Vigus 系列
- Applied Materials — Sym3 / Centura Sym3 ALE
- 中国：
关键参数
| 维度 | ALE | 传统 RIE（连续刻蚀） |
|---|---|---|
| 精度 | 0.1nm 级 | 1-2nm 级 |
| 选择比 | 极高（>1000:1） | 10-100:1 |
| 均匀性 | <1% | 1-3% |
| 速度 | 慢（0.1-0.5 nm/cycle） | 快（>10 nm/s） |
| 损伤 | 极低 | 较高 |
| 应用节点 | 5nm 起 | 28nm+ |
设备与工艺要求
- 超低能离子源：典型 <10 eV，避免损伤底层
- 快速气体切换：1-3 秒/cycle，要求超快气路控制
- 腔体清洁度：颗粒控制 <0.01 ea/wafer
- In-situ 监测：OES / 终点检测精度高
中国国产化
- 中微公司：CCP（电容耦合等离子体）+ ICP（电感耦合等离子体）国内第一，正延伸至 ALE
- 客户：中芯国际 / 长江存储 / 长鑫存储 量产线
- 国际突破：中微公司 5nm 介质刻蚀机已入 台积电 产线
相关概念
- ALD — 原子层沉积，与 ALE 对偶
- CCP / ICP — 上一代连续等离子体刻蚀
- EUV光刻 / High-NA EUV — 配合 ALE 实现先进制程
- CMP — 平坦化协同工艺
关键来源
∈ belongs_to::2-10-半导体设备与核心材料