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等离子表面清洗机侧墙蚀刻

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发布时间：

2020-11-11

等离子表面清洗机侧墙蚀刻：

等离子表面清洗机侧墙蚀刻一般采用四氟化碳(CF4)作为主蚀刻(Main Etch)步骤的气体。主蚀刻步骤蚀刻掉氮化硅薄膜表面的原生氧化层和大部分厚度的氮化硅薄膜。通过调节蚀刻腔体的压力和功率，可以控制主蚀刻步骤的各向异性蚀刻，以形成侧墙。但是主蚀刻步骤对氮化硅和底部氧化硅没有选择比，如果不加以控制，会对底部的体硅基体造成损伤。因此，等离子表面清洗机侧墙蚀刻主蚀刻步骤的终点监测一旦发现有底部氧化硅暴露出来，会立刻停止蚀刻，切换到过蚀刻步骤。

由过蚀刻步骤蚀刻掉主蚀刻步骤残留的氮化硅薄膜，同时停止在氧化硅薄膜上，防止对下层的硅基体造成损伤。过蚀刻步骤通常采用CH3F或CH2F2和O2气体搭配。CH3F气体在等离子体中分解成CHx及F.+H.轰击的离子能打断Si-O键，这时需要CFx基团与Si反应形成可挥发副产物，但是在等离子表面清洗机CH3F等离子体中F离子浓度低，CHx很容易和―О-Si-发生反应，形成-Si-O-CHx。

这种高分子聚合物在氮化硅上较薄，是因为Si-N键的键能远低于Si-O键，因此Si-N键很容易被打断。由于是放热反应，CHx很容易与-Si-N键结合，产生·CN+·H，因此等离子表面清洗机蚀刻反应在氮化硅上很活跃。与此相反，在氧化硅膜层上形成很厚的高分子聚合物，阻止了反应的进一步进行，一般情况下可以通过工艺优化得到高于10的选择比，表3.8列出了不同碳氟比条件对介质层及硅的刻蚀速率、选择比及均匀度。侧墙的宽度和高度主要由沉积的膜层的厚度和等离子表面清洗机过蚀刻的程度决定。

表3.8不同碳氟比条件对介质层及硅的蚀刻速率、选择比

	Etch Rate/(nm/ min>			Selectivity		Uniformity/%）
	Si3N4	SiO2	Si	Si3N4/SiO2	Si3N4/Si	Si3N4	SiO2	Si
CH3F	26	1	2	26	13	1.5	1.1	0.42
CH2F2	28	16	8	1.8	3.5	0.43	0.3	0.1
CHF3	145	55	61	2.6	2.3	7.5	0.5	0.1