1、硅的深刻蝕技術RIE 刻蝕的根本原理F, Cl, Br，I 單質或者化合物氣體均可以作為硅的刻蝕劑，添加一些關心氣體有助于提高它的選擇性，常用刻蝕劑組合如：CF4/O2,CF2CL2,CF3CL,2SF6/O2/CL ，CCL4NF3CCL4CHF3等2不管上述哪一種化合物作為刻蝕劑，在等離子體中都 會存在大量的鹵素原子，它們以化學吸附方式與硅表 面結合，在沒有外力作用的狀況下，反響生成的產(chǎn)物 Cl,Br,I了 Si 們得到電子之后，就會與 Si 一起離開外表，所以，重摻雜的 N 型硅會顯著增加自發(fā)反響的速度。這種反響是熱力學上自發(fā)進展的反響，只要使它們相遇便能夠促成反響，因此它是各向同性的，

2、從熱力學F, Cl, Br, ISi 自發(fā)反響的力量漸漸減弱，I 并不常用，可能是它的蒸汽壓比較低，與硅的化合物不那么穩(wěn)定。各向同性刻蝕的典型剖面高深寬比刻蝕的機理RIE 刻蝕效應被分為兩種機制：濺射刻蝕化學反響刻蝕爭辯說明，具有20-40eV 以上能量的粒子均有可能通過轟擊而使固體外表的原子脫離原來位置，形成濺射刻蝕，它主要 是借助離子轟擊實現(xiàn)的。前面曾經(jīng)講到離子束刻蝕，方向性 是它的重要特征?；瘜W刻蝕則是借助接觸吸附，各向同性地進展，它主要是中 性粒子完成的，它的存在需要滿足兩個方面的條件：體系中存在能夠形成揮發(fā)性化合物的根底物質，并且能夠 集中到達硅外表最終要揮發(fā)的化合物必需有足夠的穩(wěn)定

3、性，以便它一旦形 成，便有足夠穩(wěn)定性以削減再次分解的幾率。同時，要制造條件促成其盡快脫離反響界面，如低氣壓等刻蝕速率刻蝕速率化學刻蝕濺射刻蝕過程因素其實簡潔地將它們二者相加并不能很好地解釋各種試驗現(xiàn)象，爭辯人員覺察，中性粒子化學作用與離子轟擊相結合所 能夠產(chǎn)生的刻蝕速率，會十倍于它們單獨作用的速率和。這種倍增的效應被認為是通過供給反響活化能的原理實現(xiàn) 的：對于一個一般的化學反響，依據(jù)動力學觀點，其刻蝕速率： 一抑制勢壘所必需的能量。Ea據(jù)此給出的反響機理如下：活性原子團因集中而與刻蝕面接觸，進而吸附，形成類似配位化合物的弱相互作用結合，在吸附原子與硅原子之間所形成的弱化學鍵因鹵素原子相對較強的

4、電負性而將電子 較多地拉向己方，但是由于沒有足夠的能量將其俘獲而保持根本穩(wěn)定狀態(tài)，外來的離子轟擊供給了這局部力量，形成了激發(fā)態(tài)的中間絡合物，該中間絡合物將更多傾向于低能態(tài)的 從這一機制動身，離子的轟擊能夠顯著增加刻蝕劑與硅的反響速度就不難理解。F,Cl,Br 刻蝕劑體系中，F(xiàn) 的自發(fā)刻蝕力量最0.05eV 的F 10% 的幾率發(fā)生反響，Cl,Br 的發(fā)生幾率只在 10-510-7 于活化能的差異：F 原子猛烈的得電子傾向可以使與其相結合的硅原子表現(xiàn)出更大的電荷轉移傾向，從而使其反響前驅物更簡潔被激發(fā)而 而到達能夠實現(xiàn)反響的過渡態(tài)。F 刻蝕效應定義為各向同性刻蝕局部，而將 Br,Cl 成份的刻蝕

5、看做是各向異性刻蝕的主要奉獻者。其實這種差異并不是這樣截然不同的，由于在含 F 的體系中，不但有F 原子，還可能有CF2 等比較穩(wěn)定的中間體，其中 C 來自光刻膠或者刻蝕劑如 CHF3,CF4 等，甚至刻蝕劑本身都有可能吸附構成阻擋層，它們的穩(wěn)定性可能賽過 F 原子，同樣會在側壁形成鈍化膜。我們更多地看到以下體系用于深刻蝕硅：BCl3/Cl2, BCl3/Cl2/HBr,CF3Br/Br2,Ar/HBr應用這些穩(wěn)定化刻蝕劑，在一般的反響離子刻蝕機中，我們 也能夠得到比較抱負的高深寬比微構造：刻蝕劑對 Si/SiO2 的刻蝕選擇比很高，對于離子能量在 20-80eV 的體系，選擇比仍可以大于 1

6、00，高的選擇比意味著刻蝕速率對污染物的敏感程度高，這有時會導致比 較粗糙的刻蝕界面。在該體系中，BCl3 BCl3 預刻蝕把硅外表徹底清潔，然后再讓刻蝕劑進入。啟動反響進 程。BCl3 的濃度可以找到適宜的工作條件，既保證適當?shù)那鍧嵙α?，又不?過度降低刻蝕選擇比。另一種方法是斷續(xù)切入式地引入 BCl3 刻蝕劑，比方以 200秒周期，循環(huán)脈沖式切入 BCl3 刻蝕劑，可以獲得 0.3 微米/ 刻蝕速率與高寬比關系關于含 F 的，但是需要更準確的把握和關心措施：nFS(cm-3)istheFatomdensitynearthesurfaceandTisthesurfacetemperature

7、.TheetchingratehasundercutroughlyanArrheniusformover a wide range of temperatures and depends linearly on thegas-phaseFatomdensitynearthesurfaceuptodensitiesashighas51015cm-3.這是典型的熱力學特征的反響，不行能具有顯著的各向異性，它的各向異性是通過添加氧之類的關心試劑到達的。比方，以SF6 為刻蝕劑，它在 0.05W/cm2 的弱的功率下就可1 微米/分鐘的刻蝕速率，添加氧，可以形成SiOxFy鈍化層，使用CHF3作為清道

8、夫試劑，各向異性就可以實現(xiàn)。Cr, NI, Al.SiO2 等，它們與硅的刻蝕選擇比可以高達 300-500：1下面是用 0.6mNi/2mSiO2 掩膜刻蝕的兩種典型構造靜電驅動的叉指驅動器值得關注的還有它們構造旁邊的隨機分布的針狀突起。所以 微掩膜效應是需要設法抑制的問題之一。單晶硅的靜電馬達聚合物側壁鈍化機制：局部由等離子體反響生成的聚合物中間體可能很穩(wěn)定地吸附在硅的外表，它們同樣只能借助強的離子轟擊而剝離，比方底部刻蝕面，二側壁同樣能夠發(fā)揮鈍化成效，其效 果也會格外令人滿足。已經(jīng)在含有F, Cl, Br等刻蝕劑體系中觀看到了刻蝕鈍化膜。聚合物鈍化膜機制還可以很好地解釋光刻膠作為掩膜 的

9、高深寬比刻蝕的結果：下面三種刻蝕劑都已經(jīng)用光刻膠作為掩膜材料實現(xiàn)了高深寬比刻蝕，刻蝕選擇比 20:1500:1，刻蝕速率可以1 微米/分鐘SF6/C2Cl3F3 ,SF6/CCl2F2/ArSF6/C2F6/O2它的鈍化膜在光刻膠底部形成，通過濺射刻蝕轉移到側壁上。XPS SF6/C2Cl3F3 體系中刻蝕會產(chǎn)CF 化合物等沉積低溫等離子體刻蝕技術當人們期望以較高的速度刻蝕硅時自然想到的是 F，但F 與硅化學反響的傾向使它難以到達高深寬比輪廓。如何抑制上述反響，低溫是一種選擇。1980 IBM 的一位科學家爭辯了硅上各種刻蝕劑吸附的特性。覺察在150SiF4 就會分散在硅的外表，SiF2 也會

10、積聚，但是不會黏附。SF6 載低溫刻蝕硅對此的解釋也很簡潔：低溫降低了因化學反響引起的側 向刻蝕，但是，對因離子轟擊引起的底部刻蝕影響甚小，所 以，增加了各向異性。其中刻蝕過程中添加氧的濃度需要準確把握，以到達高 深寬比的同時，保持優(yōu)越的刻蝕界面。刻蝕條件：70，SF6+O2 刻蝕劑，速率 1.2 微米/分鐘低溫刻蝕的一種副作用是刻蝕后的腐蝕，被低溫冷凍的反響力量在室溫下將會復蘇，所以必需設法盡快處理另一個值得留意的是低溫造成的材料熱失配，一個明顯 的例證是光刻膠掩膜會皸裂，可以想見，其它異質構造也會 有一些問題。總結側壁鈍化機理，被認可的有四種：間歇通入鈍化其它型混合刻蝕劑包含能夠形成鹵化物聚合物鈍化膜低溫分散吸附型掩膜材料濺射刻蝕轉移型比較而言，聚合物穩(wěn)定性差，低溫代價昂貴，掩膜材料 轉移簡潔形成微掩膜效應，間歇通氣法最簡潔承受。ICP刻蝕的過程因素：ICP 刻蝕機參數(shù)名稱一個實例： 掩膜：光刻膠刻蝕劑：SF6O2流量 130+13S