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等离子清洗机等离子体脉冲蚀刻技术工艺

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发布时间：

2020-10-31

等离子清洗机等离子体脉冲蚀刻技术工艺：

从传统意义上来说，等离子清洗机等离子体蚀刻过程需要达到高产量、高均匀性、高选择比、各向异性和无损伤等目标。蚀刻工艺产量是衡量产能的标准，指单位时间所完成蚀刻的晶圆数量。另一个质量相关的重要指标是晶圆内部和品圆间的蚀刻均匀性，符合要求的蚀刻均匀性是芯片良率的保证。对于等离子清洗机蚀刻各向异性而言，它直接定义了蚀刻后微结构的侧壁轮廓。潜在的等离子体诱导损伤(PID)则对器件运行性能有重大的影响。对于传统的连续等离子体蚀刻而言，当器件尺寸缩小到14nm节点以下，达到上述蚀刻目标变得越来越困难。为了应对这些挑战，等离子清洗机等离子体脉冲蚀刻技术被开发并逐渐应用于工业界。

等离子体脉冲技术在20世纪80年代后期被报道，被用于等离子体物理学方面的基础研究。经研究发现，等离子体脉冲蚀刻技术能够很好地解决传统连续等离子体蚀刻遇到的诸多问题，特别是对于带负电等离子体参与的蚀刻过程。与传统的连续等离子体蚀刻相比，等离子清洗机等离子体脉冲技术能获得高选择性，高各向异性和轻电荷累积损伤的蚀刻过程，并且可以提高蚀刻速率，减少聚合物的产生，增加蚀刻的均一性以及减小紫外线辐射损伤。

为了更好地理解等离子体脉冲蚀刻技术其过程中的输入参数(控制变量)和输出结果(蚀刻结果)之间的关系。不同的输入参数，如反应器结构、源和偏置功率、气压和频率、气体流速和组成、腔壁材料和温度、脉冲方式(Source only，Bias only，Synchronous Pulsing)、脉冲频率(Pulse Repetition Frequency，PRF）、脉冲占空比(Pulse Duty Cycle）以及脉冲相位差(（Phase Difference)等，都会影响反应器内等离子体特性，如等离子体密度、反应基团活性、电子温度、离子通量和能量、中性粒子和离子通量比率以及解离速率。通过改变等离子清洗机等离子体特性从而影响输出结果，如腔侧壁状态、宏观的蚀刻非均匀性、蚀刻和聚合物沉积、微观的蚀刻非均匀性、垂直和横向蚀刻、图形侧壁保护层，关键尺寸，侧面扭曲变形和等离子体诱导损伤。

通过调节等离子体内部和晶圆表面发生的化学和物理反应过程调节重要等离子特性从而优化蚀刻结果。为了能更好地控制这些等离子体特性，一般通过控制电子能量分布（EED)和离子能量分布(IED)来实现，这是因为电子和离子的能量分布很大程度上影响了离子和晶圆表面的反应速度。通常意义上来说，等离子清洗机电子影响了激发、离子化、分解和热扩散等过程，从而影响诸多中性反应基的通量、能量和表面反应速率。离子能够传涕足够的能量促进表面的化学反应过程和诱导溅射﹐从而影响反应离子的通量和能量，以及离子参与的表面反应速率。

等离子清洗机等离子体脉冲蚀刻技术工艺