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摘要

? ? ? 本文比較了介質(zhì)刻蝕的不同方面。討論了刻蝕電介質(zhì)的兩種主要技術(shù)，即二極管RIE和基于高密度的工藝。在這篇論文中，我們將更新這些技術(shù)的最新結(jié)果，并關(guān)注介電膜納米尺度蝕刻的日益增長(zhǎng)的重要性。

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裝備

? ? ? 傳統(tǒng)的二極管或平行板等離子體室在工業(yè)上已經(jīng)很成熟。平行板系統(tǒng)通常分為兩種不同的類型；這些被稱為反應(yīng)離子蝕刻(RIE)或等離子蝕刻(PE)系統(tǒng)。在這兩個(gè)平行板反應(yīng)器中，RIE型系統(tǒng)是典型地用于蝕刻介電膜的系統(tǒng)。高密度等離子體(HDP)室被設(shè)計(jì)成使得等離子體電子在平行于室邊界的方向上被激發(fā)。最常見(jiàn)的HDP源是OIPT使用的電感耦合等離子體室。在該系統(tǒng)中，等離子體由纏繞在電介質(zhì)壁外的線圈建立的磁勢(shì)驅(qū)動(dòng)(典型設(shè)計(jì)見(jiàn)圖2)。

? ? ? 電感耦合等離子體用于電介質(zhì)蝕刻的主要加工優(yōu)勢(shì)是更好的臨界尺寸控制、更高的蝕刻速率、更高的縱橫比和改進(jìn)的加工窗口。電介質(zhì)，特別是二氧化硅的圖案化是現(xiàn)代半導(dǎo)體器件、光波導(dǎo)、射頻識(shí)別、納米壓印等制造中固有的。由于較高的結(jié)合能，電介質(zhì)蝕刻需要侵蝕性的、離子增強(qiáng)的、基于氟的等離子體化學(xué)系統(tǒng)。垂直輪廓通過(guò)側(cè)壁鈍化來(lái)實(shí)現(xiàn)，通常通過(guò)將含碳氟物質(zhì)引入等離子體(例如，。CF4，CHF3，C4F8)。需要高離子轟擊能量來(lái)從氧化物中去除聚合物層，以及將活性物質(zhì)混合到氧化物表面以形成SiFx產(chǎn)物。電介質(zhì)蝕刻應(yīng)用通常依賴于聚合物沉積和反應(yīng)離子蝕刻的競(jìng)爭(zhēng)影響來(lái)實(shí)現(xiàn)垂直輪廓，以及在下層上的蝕刻停止。?

? ? ? 最近的發(fā)展表明，需要更深的介電蝕刻，大約> 100 μm。普通的光致抗蝕劑掩模不能用來(lái)蝕刻到這個(gè)深度，所以使用金屬掩模，如鉻和鎳，其選擇性大于100:1.這在可以使用的過(guò)程化學(xué)中提供了更多的自由度，但是離子通量的控制仍然是最重要的。太高，在達(dá)到期望的深度之前，掩模將由于濺射而被侵蝕。掃描電鏡圖8和9顯示了使用鉻掩模的深石英蝕刻。對(duì)于SEM9，有一個(gè)留下殘留物的掩蔽問(wèn)題，但它顯示出蝕刻到相當(dāng)深度的能力。

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表1

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掃描電鏡8

結(jié)論

? ? ? 本文所討論的用于電介質(zhì)蝕刻的二極管和電感耦合等離子體工藝在硬件和工藝方面經(jīng)過(guò)了多年的發(fā)展。基于電感耦合等離子體的工藝提供了更高的蝕刻速率，具有更好的臨界尺寸和各向異性控制，以及更高的縱橫比等。實(shí)現(xiàn)這些改進(jìn)需要使用更大的渦輪分子泵，這是有代價(jià)的，但是更高的速率的優(yōu)勢(shì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)彌補(bǔ)了這一點(diǎn)。此外，通過(guò)利用這些更大的泵和獨(dú)立的離子流量控制，蝕刻納米級(jí)特征的可能性被打開(kāi)。

二極管系統(tǒng)確實(shí)為蝕刻具有較大線寬的電介質(zhì)提供了一種成本有效的解決方案，但速度要慢得多，并且不能用于蝕刻納米級(jí)特征。

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