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摘要

? ? ? 描述了一種從硅和二氧化硅中去除氮化硅層的高選擇性干法刻蝕工藝，并對(duì)其機(jī)理進(jìn)行了研究。與傳統(tǒng)的Si3N4去除工藝相比，這種新工藝采用遠(yuǎn)距離O2 /N2放電，CF4或NF3作為氟源的流量小得多。對(duì)于作為氟源的CF4，Si3N4的蝕刻速率達(dá)到超過(guò)30納米/分鐘，同時(shí)Si3N4與多晶硅的蝕刻速率比高達(dá)40，并且二氧化硅根本沒(méi)有被蝕刻。對(duì)于作為氟源的NF3，實(shí)現(xiàn)了50納米/分鐘的Si3N4蝕刻速率，而對(duì)多晶硅和二氧化硅的蝕刻速率比分別約為100和70。原位橢偏法顯示在多晶硅頂部形成約10納米厚的反應(yīng)層。該氧化的反應(yīng)層抑制了反應(yīng)性氣相物質(zhì)與硅的蝕刻反應(yīng)。

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介紹

? ? ? 硅局部氧化后氮化硅掩膜材料的剝離~LOCOS！是集成電路期間器件損壞的可能來(lái)源捏造。襯墊氧化物在過(guò)蝕刻過(guò)程中會(huì)退化。此外，蝕刻劑可以通過(guò)墊氧化物中的缺陷到達(dá)下面的硅襯底，并且以顯著的速率蝕刻襯底。這種效應(yīng)在基底上留下凹坑，稱為“點(diǎn)蝕”。目前用于Si3N4剝離步驟的干法工藝有利于這種不希望的效果，因?yàn)樗鼈兾g刻硅的速度通常比Si3N4快得多.因此，在二氧化硅和硅上選擇性蝕刻Si3N4的工藝是理想的。

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實(shí)驗(yàn)

? ? ? 實(shí)驗(yàn)用藍(lán)寶石涂敷器在1000瓦的微波功率和600毫托的室壓下進(jìn)行。在大多數(shù)實(shí)驗(yàn)中，O2和N2的流量分別保持在800和110 sccm。這些參數(shù)被稱為標(biāo)準(zhǔn)條件。

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結(jié)果和討論

? ? ? Si3N4蝕刻速率是作為添加到O2 /N2等離子體中的CF4的函數(shù)來(lái)測(cè)量的。三氟化氮被用作CF4的替代氟源。Si3N4的蝕刻速率測(cè)量在標(biāo)準(zhǔn)條件下進(jìn)行，O2的流量保持恒定在800 sccm。Si3N4的蝕刻速率與NF3的流量成正比，如果使用NF3代替CF4，則蝕刻速率明顯更高添加46 sccm的CF4。

圖1 .Si3N4的蝕刻速率是CF4流量的函數(shù)?

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圖2.標(biāo)準(zhǔn)條件下作為氟源的CF4和NF3的多晶硅蝕刻速率。在實(shí)驗(yàn)之前，樣品被氫氟酸浸泡以去除自然氧化層。當(dāng)在蝕刻過(guò)程中形成富氧反應(yīng)層時(shí)，最初的高蝕刻速率被抑制

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結(jié)論

? ? ? 一種新穎的遠(yuǎn)程等離子體化學(xué)干法刻蝕~CDE.已經(jīng)證明了能夠以大于30∶1的蝕刻速率比在硅和二氧化硅上選擇性蝕刻Si3N4的工藝。它使用高流量的O2和N2，以及相對(duì)少量的CF4和NF3作為氟的來(lái)源。

? ? ? 對(duì)于這里報(bào)道的實(shí)驗(yàn)，氮化硅的蝕刻速率受到表面的氟原子流量的限制。一氧化氮含量豐富，不會(huì)影響Si3N4的蝕刻速率。這與向CF4或NF3放電中加入少量O2和/或N2的過(guò)程相反。

? ? ? 顯著降低的氟原子密度，特別是對(duì)于CF4作為氟源的情況，不足以以比硅更高的選擇性蝕刻Si3N4。此外，由室中的高一氧化氮密度提高的Si3N4蝕刻速率不足以獲得高蝕刻速率比。從上面給出的數(shù)據(jù)可以得出結(jié)論，在硅的頂部形成蝕刻抑制反應(yīng)層是實(shí)現(xiàn)高Si3N4蝕刻速率比的主要機(jī)制。原始硅表面的蝕刻以大約20納米/分鐘的速率進(jìn)行。原位橢偏儀顯示在蝕刻過(guò)程中，在幾秒鐘內(nèi)，在多晶硅頂部形成反應(yīng)層。反應(yīng)層形成后，硅的蝕刻速率降低到與二氧化硅相當(dāng)?shù)乃健?/span>

? ? ? 最后，作者想建議，不完美的柵極氧化物可以通過(guò)這里研究的工藝來(lái)潛在地改善。蝕刻期間在硅頂部形成的反應(yīng)層被高度氧化，含有一些氟，因此類似于柵極氧化物。在去除Si3N4之后的過(guò)蝕刻期間，柵極氧化物中空隙或缺陷下面的硅可能被氧化，因此改善了柵極的電性能。

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