干法刻蝕技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展(編輯修改稿)
2025-07-24 06:20 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 碰撞或場力移至待蝕刻物表面；（3）蝕刻物種吸附在待蝕刻物表面一段時間；（4）進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)并產(chǎn)生揮發(fā)性之生成物；（5）生成物脫離表面；（6）脫離表面之生成物擴(kuò)散至氣體中并排出。上述步驟中若其中一個停止發(fā)生，則整個反應(yīng)將不再進(jìn)行。而其中生成物脫離表面的過程最為重要，大部份的反應(yīng)物種皆能與待蝕刻物表面產(chǎn)生快速的反應(yīng)，但除非生成物有合理的氣壓以致讓其脫離表面，否則反應(yīng)將不會發(fā)生。第3章 干法刻蝕的應(yīng)用第3章 干法刻蝕的應(yīng)用在集成電路制造過程中需要多種類型的干法刻蝕工藝，這些應(yīng)用涉及在生產(chǎn)線上用到的所有材料。我們將按被刻蝕材料的種類：介質(zhì)、硅和金屬，來闡述干法刻蝕。隨著關(guān)鍵尺寸的縮小、較高的深寬比窗口以及新材料砸硅片制造過程的應(yīng)用對這三類的刻蝕提出了挑戰(zhàn)。優(yōu)化刻蝕條件是產(chǎn)品開發(fā)人員要解決的關(guān)鍵問題。一般來說，一個成功的干法刻蝕要求：對不需要刻蝕的材料（主要是光刻膠和下層材料）的高選擇比。獲得可接受的產(chǎn)能的刻蝕速率。好的側(cè)壁剖面控制、好的片內(nèi)均勻性。低的期間損傷。寬的工藝制造窗口。對于每一種特殊的干法刻蝕應(yīng)用，關(guān)鍵的刻蝕工藝參數(shù)通過工藝優(yōu)化來確定。其中一些參數(shù)在表（31），在許多情況下，優(yōu)化是通過工藝設(shè)備的計算機(jī)模擬來實現(xiàn)的。因為用硅片進(jìn)行實際的樣機(jī)測試需要很高的成本。表31 干法刻蝕中的關(guān)鍵參數(shù)設(shè)備參數(shù)設(shè)備設(shè)計、電源、電源頻率、壓力、溫度、氣流速率、真空狀況、工藝菜單工藝參數(shù)等離子體表面相互作用：表面材料、復(fù)合金屬的不同層、表面溫度、表面電荷、表面形貌；化學(xué)和無理要求；時間質(zhì)量指標(biāo)刻蝕速率、選擇比、均與性、特性曲線、關(guān)鍵尺寸、殘留物其他相關(guān)因素凈化間規(guī)范、操作過程、維護(hù)過程、預(yù)防維護(hù)計劃 介質(zhì)的干法刻蝕對于200mm硅片，介質(zhì)的干法刻蝕是最復(fù)雜的刻蝕過程；而對于300mm硅片，介質(zhì)刻蝕將遇到最大的挑戰(zhàn)。氧化物刻蝕的最大困難在于隨著特征尺寸縮小，在通互連中用于雙層大馬士革技術(shù)的層間介質(zhì)的新的溝槽刻蝕工藝以及需要刻蝕低K層間介質(zhì)所帶來的更嚴(yán)格的工藝規(guī)范。 氧化物刻蝕氧化物通常是為了制作接觸孔和通孔。這些事很關(guān)鍵的應(yīng)用，要求在氧化物中刻蝕出具有高深寬比的窗口。，深寬比希望能達(dá)到6:1，對下層的硅和硅化物、多晶硅的選擇比要求大約50:1。有一些新的氧化物刻蝕應(yīng)用，如有新溝槽刻蝕和高深寬比刻蝕要求的雙大馬士革結(jié)構(gòu)，也有低的深寬比通孔刻蝕，如非關(guān)鍵性的氧化物刻蝕應(yīng)用。 下層材料的選擇比 氧化物刻蝕的主要困難之一是獲得對下層材料（通常是硅、氮化硅或者一層抗反射圖層）的高的選擇比。獲得對硅的高選擇比的一種方法是通過在化學(xué)氣體中加入洋氣來控制氧化物和硅之間的選擇比。少量洋氣能改善氧化物刻蝕和硅刻蝕的速率。當(dāng)氧氣濃度大至大約20%時，氧化物刻蝕比硅刻蝕要更快，增大了選擇比，減少了對下層硅的刻蝕。另一種提高選擇比的方法是在氣體混合物中加入氫氣，減少硅的刻蝕速率，當(dāng)氫氣濃度達(dá)到大約40%是，硅刻蝕的速率幾乎為零。同時，氧化物刻蝕速率在氫氣濃度地獄40%的時候幾乎不受什么影響。 光刻膠選擇比 為了防止形成傾斜的側(cè)墻，獲得高的氧化硅/光刻膠選擇比是很重要的。光刻膠用于定義要刻蝕的圖形。在接觸孔和通孔的刻蝕中，數(shù)百萬的孔被同時刻蝕，每個孔中都需要去除精確數(shù)量的表層材料，而孔常常位于不同的深度，一種見效光刻膠選擇比的因素是在高密度等離子體重活性氟原子的有效生成。自由的氟原子會刻蝕掉有機(jī)的光刻膠的選擇比。另外，需要刻蝕抗反射涂層，這延長了刻蝕時間，進(jìn)一步減小了光刻膠的厚度。 側(cè)壁剖面在局部（LI）氧化層介質(zhì)中的接觸窗口尺寸通常與具有高深寬比的最小特征尺寸相等。對于這種類型的應(yīng)用，需要高度各項異性的垂直側(cè)壁剖面。一個重要的因素是高密度等離子體重高方向性的離子轟擊。 氮化物 在硅片制造過程中用到兩種基本的氮化硅。一種是在700~800攝氏度下用LPCVD頂級的，它產(chǎn)生按組成比的氮化硅膜。另外一種低密度的氮化硅膜是在低于350攝氏度下用PECVD淀積。由于它的低密度，PECVD生長的氮化硅膜的刻蝕速率較快?？捎貌煌幕瘜W(xué)氣體來刻蝕氮化硅，常用的氣體是并與和混合使用。增加/的含量來西施氟基的濃度并降低對下層氧化物的刻蝕速率。另外可能用于氮化硅刻蝕的主要氣體有、和。 硅的干法刻蝕 多晶硅柵刻蝕 硅的等離子體干法刻蝕是硅片制造中的一項關(guān)鍵工藝技術(shù)，用等離子體刻蝕的兩個主要硅層是制作MOS柵結(jié)構(gòu)的多晶硅柵和制作器件隔離或DRAM電容結(jié)構(gòu)中的單晶硅槽。在MOS器件中，摻雜的LPCVD多晶硅是用做柵極的導(dǎo)電材料。摻雜多晶硅線寬決定了有源器件的柵長，并會影響晶體管的性能?？涛g多晶硅（硅）通常是一個三步工藝工程。這使得在不同的
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