MgO掩蔽层及其腐蚀法图形化工艺的探究

MgO薄膜对硅的高刻蚀选择比使其成为硅深刻蚀过程中重要的掩蔽层材料。本文采用腐蚀法对MgO掩蔽层薄膜进行图形化,得到了一组能够快速对MgO薄膜图形化的工艺参数。     

硅深槽ICP刻蚀中刻蚀条件对形貌的影响

以SF6/C2 H4为刻蚀气体,使用Corial200IL感应耦合等离子体(ICP)刻蚀系统,进行Si等离子刻蚀技术研究.通过调节刻蚀气体SF6与侧壁钝化保护气体C2H4的流量比和绝对值等工艺参数,对深Si刻蚀的形貌以及侧壁钻蚀情况进行改善,使该设备能够满足深硅刻蚀的基本要求,解决MEMS工艺及TSV工艺中的深硅刻蚀问题.实验结果表明,Corial200IL系统用SF6作等离子体刻蚀气体,对Si的刻蚀具有各向同性;C2H4作钝化气体,能够对刻蚀侧壁进行有效的保护,但由于C2H4的含量直接影响刻蚀速率和选择比,需对其含量及配比严格控制.研究结果为:SF6含量为40 sccm、C2H4含量为15 sccm时能够有效控制侧壁钻蚀,且具有较大的选择比,初步满足深硅槽刻蚀的条件.     

硅的横向刻蚀技术研究

研究了SF6等离子体横向刻蚀硅的速率和对SiO2的选择性,主要通过改变SF6气体流量和加入O2,提高硅的横向刻蚀速率和对SiO2选择性。实验发现,加入O2能提高SF6等离子对Si的横向刻蚀速率和Si/SiO2的刻蚀速率比。Si的横向刻蚀速率最高可达0．45μm/min,Si/SiO2的刻蚀比可达50：1。最后提出,在一定刻蚀条件下,可增加SiO2掩膜厚度,或用金属铝作掩膜来加大Si的横向刻蚀量。     

一种控制硅深刻蚀损伤方法的研究

提出了提高硅深反应离子刻蚀的新方法.该方法在硅的侧壁PECVD淀积SiO2,硅的底部采用热氧化的方法形成SiO2.由于在刻蚀中硅与SiO2的刻蚀选择比为120:1～125:1,因此SiO2层可以抑制在硅-玻璃结构的刻蚀中出现的lag和footing效应,扫描电镜结果也证明,采用改进工艺后的硅结构在经过长时间的过刻蚀后仍然保持了完整性.硅陀螺测试结果也证明了改进工艺的正确性.     

硅的深槽刻蚀技术研究

研究了采用等离子刻蚀机对硅进行深槽刻蚀中掩蔽层的选择及横向腐蚀的抑制等工艺问题。实验发现，以氟基气体作为工艺气体，铝或铝合金作为掩蔽层时，可以获得极高的选择比；通过增大射频功率，改变气体组分，气体流量等方法，可以较好地解决等离子刻蚀中的各向同性问题。     

一种控制硅深刻蚀损伤方法的研究

提出了提高硅深反应离子刻蚀的新方法。该方法在硅的侧壁PECVD淀积SiO2，硅的底部采用热氧化的方法形成SiO2。由于在刻蚀中硅与SiO2的刻蚀选择比为120∶1-125∶1，因此SiO2层可以抑制在硅-玻璃结构的刻蚀中出现的lag和footing效应，扫描电镜结果也证明，采用改进工艺后的硅结构在经过长时间的过刻蚀后仍然保持了完整性。硅陀螺测试结果也证明了改进工艺的正确性。     

一种控制硅深刻蚀损伤方法的研究

提出了提高硅深反应离子刻蚀的新方法。该方法在硅的侧壁PECVD淀积SiO2,硅的底部采用热氧化的方法形成SiO2。由于在刻蚀中硅与SiO2的刻蚀选择比为120∶1~125∶1,因此SiO2层可以抑制在硅-玻璃结构的刻蚀中出现的lag和footing效应,扫描电镜结果也证明,采用改进工艺后的硅结构在经过长时间的过刻蚀后仍然保持了完整性。硅陀螺测试结果也证明了改进工艺的正确性。     

先进CMOS器件中poly-Si/TaN/HfSiON栅结构的干法刻蚀研究

研究了先进CMOS器件中poly-Si/TaN/HfSiON栅结构的干法刻蚀工艺。对于poly-Si/TaN/HfSiON栅结构的刻蚀,我们采用的策略是对栅叠层中的每一层都进行高选择比地、陡直地刻蚀。首先,对于栅结构中poly-Si的刻蚀,开发了一种三步的等离子体刻蚀工艺,不仅得到了陡直的poly-Si刻蚀剖面而且该刻蚀可以可靠地停止在TaN金属栅上。然后,为了得到陡直的TaN刻蚀剖面,研究了多种BCl3基刻蚀气体对TaN金属栅的刻蚀,发现BCl3/Cl2/O2/Ar等离子体是合适的选择。而且,考虑到Cl2对Si衬底几乎没有选择比,采用优化的BCl3/Cl2/O2/Ar等离子体陡直地刻蚀掉TaN金属栅以后,我们采用BCl3/Ar等离子体刻蚀HfSiON高K介质,改善对Si衬底的选择比。最后,采用这些新的刻蚀工艺,成功地实现了poly-Si/TaN/HfSiON栅结构的刻蚀,该刻蚀不仅得到了陡直的刻蚀剖面且对Si衬底几乎没有损失。     

Cr掩模在硅湿法刻蚀中的应用研究

针对硅湿法刻蚀中常见的SiO2、Si3N4掩模的缺点,提出了以Cr薄膜层为刻蚀掩模的新方法,并进行了相应的试验.试验结果表明,Cr掩模湿法刻蚀技术可用于硅半导体器件的制作.此项工艺为硅湿法刻蚀加工提供了一条新的技术途径.     

Cl2/Ar感应耦合等离子体刻蚀Si工艺研究

采用Cl2/Ar感应耦合等离子体（ICP）对单晶硅进行了刻蚀,工艺中用光刻胶作掩膜。研究了气体组分、ICP功率和RF功率等工艺参数对硅刻蚀速率和硅与光刻胶刻蚀选择比的影响,同时还研究了不同工艺条件对侧壁形貌的影响。结果表明,由于物理刻蚀机制和化学刻蚀机制的相对强度受到混合气体中Cl2和Ar比例的影响,硅刻蚀速率随着Ar组分的增加而降低,同时选择比也随之降低。硅刻蚀速率随着ICP功率的增大先增大继而减小,选择比则成上升趋势。硅刻蚀速率和选择比均随RF功率的增大单调增大。在Cl2/Ar混合气体的刻蚀过程中,离子辅助溅射是决定硅刻蚀效果的重要因素。同时,文中还研究分析了刻蚀工艺对于微槽效应和刻蚀侧壁形貌的影响,结果表明,通过提高ICP功率可以有效减小微槽和平滑侧壁。进一步研究了SiO2掩膜下,压强改变对于硅刻蚀形貌的影响,发现通过降低压强,可以明显地抑制杂草的产生。