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等离子火焰机先进侧墙蚀刻技术

  • 分类:技术支持
  • 作者:等离子清洗机-CRF plasma等离子设备-等离子表面处理机厂家-诚峰智造
  • 来源:
  • 发布时间:2020-11-11
  • 访问量:

【概要描述】传统的氮化硅侧墙等离子火焰机等离子体蚀刻,通过使用高氢的碳氟气体提高选择性,通过增加离子的轰击来达到各向异性的目的。当侧墙膜层和氧化硅停止层较厚时,影响并不明显。但在一些SOⅠ侧墙蚀刻中,侧墙蚀刻直接停止在硅或锗硅的沟道材料上。沟道材料的损伤需要严格地控制在一定程度。超过一定限度,损伤会严重影响到器件的性能。目前在传统的工业界使用的等离子火焰机等离子体蚀刻机台上,即使采用低的离子能量,也只能使等离子体电子温度控制在20eV。采用优化的含有50%过蚀刻量的CH3F气体的侧墙蚀刻工艺,仍然对锗硅基体材料造成了多达15Å的损伤。          减少基体材料的损伤,需要进一步降低电子温度来达到降低等离子体电势,以达到降低离子能量的目的。目前有效的方法包括等离子火焰机高气压模式和同步脉冲等离子体模式。通过调整脉冲模式下的占空比,达到降低电子温度的目的。等离子火焰机同步脉冲等离子体采用源功率射频和偏置功率射频同开同关,造成同步脉冲在稳定性方面较难控制,同时蚀刻率也急剧下降。在低电子温度的等离子体中,离子的大范围散射降低了离子的方向性,同时也减弱了蚀刻的方向性,这对于要准确控制宽度的侧墙蚀刻来说,是难以接受的。同样的,高气压蚀刻模式下,除了电子温度降低带来的离子散射问题,较长的气体驻留时间会使蚀刻的均匀性变差,需要搭配其他复杂的均匀性改进方法来一并解决此问题。          为了解决前面讨论的问题,满足随着特征尺寸持续缩微带来的严苛需求,等离子火焰机可以采用一种类似原子层蚀刻的方法,即首先使用H或者He等等离子体对氮化硅表面进行处理,改变表面膜层的性质,然后使用湿法蚀刻,如稀释的氢氟酸溶液,选择性地将变性的表面膜层去掉。由于H是轻离子,与He相比几乎对氮化硅膜层没有蚀刻,因此被作为用于膜层处理。在电容耦合等离子体蚀刻机台中,通过调制偏置功率和注入时间,可以调整氮化硅表面膜层氢的浓度和注入深度。在氮化硅膜层中,H的浓度与随后的氢氟酸蚀刻率紧密相关。通过控制氢在氮化硅膜层中的浓度,达到性质改变的氮化硅膜层和本体氮化硅膜层之间蚀刻的选择比。在等离子火焰机蚀刻停止在锗硅材料的侧墙蚀刻中,采用这种类原子层蚀刻方法,可以将储硅损失控制在6Å以内。

等离子火焰机先进侧墙蚀刻技术

【概要描述】传统的氮化硅侧墙等离子火焰机等离子体蚀刻,通过使用高氢的碳氟气体提高选择性,通过增加离子的轰击来达到各向异性的目的。当侧墙膜层和氧化硅停止层较厚时,影响并不明显。但在一些SOⅠ侧墙蚀刻中,侧墙蚀刻直接停止在硅或锗硅的沟道材料上。沟道材料的损伤需要严格地控制在一定程度。超过一定限度,损伤会严重影响到器件的性能。目前在传统的工业界使用的等离子火焰机等离子体蚀刻机台上,即使采用低的离子能量,也只能使等离子体电子温度控制在20eV。采用优化的含有50%过蚀刻量的CH3F气体的侧墙蚀刻工艺,仍然对锗硅基体材料造成了多达15Å的损伤。

 

       减少基体材料的损伤,需要进一步降低电子温度来达到降低等离子体电势,以达到降低离子能量的目的。目前有效的方法包括等离子火焰机高气压模式和同步脉冲等离子体模式。通过调整脉冲模式下的占空比,达到降低电子温度的目的。等离子火焰机同步脉冲等离子体采用源功率射频和偏置功率射频同开同关,造成同步脉冲在稳定性方面较难控制,同时蚀刻率也急剧下降。在低电子温度的等离子体中,离子的大范围散射降低了离子的方向性,同时也减弱了蚀刻的方向性,这对于要准确控制宽度的侧墙蚀刻来说,是难以接受的。同样的,高气压蚀刻模式下,除了电子温度降低带来的离子散射问题,较长的气体驻留时间会使蚀刻的均匀性变差,需要搭配其他复杂的均匀性改进方法来一并解决此问题。

 

       为了解决前面讨论的问题,满足随着特征尺寸持续缩微带来的严苛需求,等离子火焰机可以采用一种类似原子层蚀刻的方法,即首先使用H或者He等等离子体对氮化硅表面进行处理,改变表面膜层的性质,然后使用湿法蚀刻,如稀释的氢氟酸溶液,选择性地将变性的表面膜层去掉。由于H是轻离子,与He相比几乎对氮化硅膜层没有蚀刻,因此被作为用于膜层处理。在电容耦合等离子体蚀刻机台中,通过调制偏置功率和注入时间,可以调整氮化硅表面膜层氢的浓度和注入深度。在氮化硅膜层中,H的浓度与随后的氢氟酸蚀刻率紧密相关。通过控制氢在氮化硅膜层中的浓度,达到性质改变的氮化硅膜层和本体氮化硅膜层之间蚀刻的选择比。在等离子火焰机蚀刻停止在锗硅材料的侧墙蚀刻中,采用这种类原子层蚀刻方法,可以将储硅损失控制在6Å以内。


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  • 发布时间:2020-11-11 09:08
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等离子火焰机先进侧墙蚀刻技术:

 

       传统的氮化硅侧墙等离子火焰机等离子体蚀刻,通过使用高氢的碳氟气体提高选择性,通过增加离子的轰击来达到各向异性的目的。当侧墙膜层和氧化硅停止层较厚时,影响并不明显。但在一些SOⅠ侧墙蚀刻中,侧墙蚀刻直接停止在硅或锗硅的沟道材料上。沟道材料的损伤需要严格地控制在一定程度。超过一定限度,损伤会严重影响到器件的性能。目前在传统的工业界使用的等离子火焰机等离子体蚀刻机台上,即使采用低的离子能量,也只能使等离子体电子温度控制在20eV。采用优化的含有50%过蚀刻量的CH3F气体的侧墙蚀刻工艺,仍然对锗硅基体材料造成了多达15Å的损伤。

 

       减少基体材料的损伤,需要进一步降低电子温度来达到降低等离子体电势,以达到降低离子能量的目的。目前有效的方法包括等离子火焰机高气压模式和同步脉冲等离子体模式。通过调整脉冲模式下的占空比,达到降低电子温度的目的。等离子火焰机同步脉冲等离子体采用源功率射频和偏置功率射频同开同关,造成同步脉冲在稳定性方面较难控制,同时蚀刻率也急剧下降。在低电子温度的等离子体中,离子的大范围散射降低了离子的方向性,同时也减弱了蚀刻的方向性,这对于要准确控制宽度的侧墙蚀刻来说,是难以接受的。同样的,高气压蚀刻模式下,除了电子温度降低带来的离子散射问题,较长的气体驻留时间会使蚀刻的均匀性变差,需要搭配其他复杂的均匀性改进方法来一并解决此问题。

 

       为了解决前面讨论的问题,满足随着特征尺寸持续缩微带来的严苛需求,等离子火焰机可以采用一种类似原子层蚀刻的方法,即首先使用H或者He等等离子体对氮化硅表面进行处理,改变表面膜层的性质,然后使用湿法蚀刻,如稀释的氢氟酸溶液,选择性地将变性的表面膜层去掉。由于H是轻离子,与He相比几乎对氮化硅膜层没有蚀刻,因此被作为用于膜层处理。在电容耦合等离子体蚀刻机台中,通过调制偏置功率和注入时间,可以调整氮化硅表面膜层氢的浓度和注入深度。在氮化硅膜层中,H的浓度与随后的氢氟酸蚀刻率紧密相关。通过控制氢在氮化硅膜层中的浓度,达到性质改变的氮化硅膜层和本体氮化硅膜层之间蚀刻的选择比。在等离子火焰机蚀刻停止在锗硅材料的侧墙蚀刻中,采用这种类原子层蚀刻方法,可以将储硅损失控制在6Å以内。

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