W-ETCH工藝

W刻蝕工藝中使用SF6作為主刻步氣體，并通過加入N2以增加對(duì)光刻膠的選擇比，加入O2減少碳沉積。在W回刻工藝中分為兩步，第一步是快速均勻地刻掉大部分W，第二步則降低刻蝕速率減弱負(fù)載效應(yīng)，避免產(chǎn)生凹坑，并使用對(duì)TiN有高選擇比的化學(xué)氣體進(jìn)行刻蝕。

AL刻蝕

AL刻蝕反應(yīng)，氯氣作為主要的刻蝕氣體與鋁發(fā)生反應(yīng)，生成可揮發(fā)的副產(chǎn)物ALCL3氣流被帶出反應(yīng)腔，BCL3一方面提供BCL3+，垂直轟擊硅片表面，達(dá)到各向異性刻蝕，另一方面由于鋁的表面極易氧化成為氧化鋁，阻止了鋁和cl的接觸刻蝕進(jìn)行，添加BCL3將這層氧化層還原，促進(jìn)刻蝕進(jìn)行。一般把反應(yīng)腔的壓力控制在6-14mT。由于AL活潑的性質(zhì)，AL刻蝕機(jī)臺(tái)自帶去除光刻膠的腔體。

SI刻蝕

C4F8和SF6分別做鈍化氣體和主刻蝕氣體。第一步鈍化過程，C4F8在等離子狀態(tài)下分解成CF+x基，與硅表面反應(yīng)形成高分子鈍化膜，第二步刻蝕，通入SF6氣體，增加F離子分解，F(xiàn)-與nCF2反應(yīng)刻蝕掉鈍化膜并生成揮發(fā)性氣體CF2，接著進(jìn)行硅的刻蝕。

trenchETCH

trench ETCH中主要涉及的氣體有CF4、SF6、CHF3、O2、AR-S，其中SF6、CHF3、和O2用在主刻步，原因是F原子能產(chǎn)生很快的刻蝕反應(yīng)，然后氣體中的碳元素可以對(duì)側(cè)壁進(jìn)行鈍化，防止側(cè)壁被橫向侵蝕，提高各向異性；而側(cè)壁的形狀與硅片的溫度有關(guān)，增加溫度則側(cè)壁鈍化較少，橫向刻蝕增加，硅片的溫度可以通過氦氣背冷來控制；加入O2是為了提高刻蝕速率和增加對(duì)氧化硅的選擇比。poly ETCH中主要涉及的氣體有CF4、O2、AR-S、CL2、CF4、N2、HBR、HEO2，其中主刻步是CL2、CF4、N2、HBR、HEO2，使用CL2，是因?yàn)槠淠墚a(chǎn)生各向異性的硅側(cè)壁剖面并對(duì)氧化硅具有好的選擇比，HBR的使用也是相同的原理，另外CL2刻蝕時(shí)產(chǎn)生的聚合物淀積在側(cè)壁上，可以控制側(cè)壁形狀；CL2和HBR刻蝕的生成物SiCl4和SiBr4具有揮發(fā)性，可以被腔體抽走，減少污染。對(duì)于金屬AL ETCH，常采用氯基氣體如CL2和BCL3作為主刻步刻蝕氣體，CL2作為主要刻蝕氣體，BCL3用于還原氧化鋁，促進(jìn)CL2刻蝕過程，并加入N2來減少負(fù)載效應(yīng)和鈍化側(cè)壁。

金屬刻蝕中主要分為Al刻蝕和W刻蝕，Al刻蝕中主要刻蝕氣體為Cl2和BCl3，由于AlF3是低揮發(fā)性物質(zhì)，因此不能采用CF4氣體，在PPTS—MEL01這個(gè)recipe中，Cl2和BCl3氣體流量比110:30，主刻步時(shí)間300s，W刻蝕常用氟化物作為腐蝕劑，通常使用SF6。

②均勻性和負(fù)載效應(yīng)，均勻性衡量整個(gè)硅片上，片與片，或批與批之間刻蝕能力，其計(jì)算方法為測(cè)量點(diǎn)數(shù)中的最大值減去最小值，除以測(cè)量項(xiàng)的2倍平均值，即(max-min)/2avg*100%。均勻性問題來源于刻蝕速率與圖形尺寸和密度的相關(guān)，刻蝕速率在小窗口圖形中慢，甚至在高深寬比的小尺寸圖形上停止，這種現(xiàn)象稱為微負(fù)載?？涛g速率正比于刻蝕劑濃度，刻蝕硅片中的大面積區(qū)域，消耗的刻蝕基越多，刻蝕速率越慢，稱為宏觀負(fù)載。圖形密度不同導(dǎo)致刻蝕速率不同稱為微觀負(fù)載效應(yīng)，圖形密集區(qū)域，消耗越多刻蝕基，刻蝕深度越小。在mos器件中，trench深度超出預(yù)期，反向耐壓變差，深度達(dá)不到預(yù)期，漂移區(qū)厚度增加，增大導(dǎo)通電阻。

TrenchETCH和polyETCH

Trench ETCH和poly ETCH本質(zhì)上都是刻蝕Si，但需要區(qū)分開，其原因首先是（1）工藝要求不一樣，trench ETCH有形貌和傾斜度等要求，而poly ETCH一般只需要平著刻下去；（2）兩道刻蝕工藝使用的氣體有區(qū)別，trench ETCH使用的氣體有CF4、SF6、CHF3、O2、AR，而poly ETCH使用的氣體是CF4、CL2、HBR、HEO2、O2、AR-S。對(duì)于trench ETCH，預(yù)刻步主要使用CF4氣體，主刻步是使用SF6、CHF3和O2。對(duì)于poly ETCH，預(yù)刻步主要使用CF4、O2和AR-S，主刻步1使用CL2、CF4和N2，主刻步2使用CL2、HBR和HEO2。另外trench ETCH工藝中后面有底部刻蝕，而poly ETCH后面有過刻步。通過觀察trench ETCH不同深度的 process program，可以發(fā)現(xiàn)，如果需要刻蝕不同深度的trench，只需要調(diào)整過刻步的時(shí)間。

刻蝕常見異常

刻蝕常見異常：片盒卡片，疊片、錯(cuò)槽、片盒變形、機(jī)臺(tái)故障均可能導(dǎo)致片盒卡片；表面劃傷，和光刻工藝類似，由設(shè)備機(jī)械故障、操作不當(dāng)、工具夾異常等造成，目檢下為長(zhǎng)條狀線條，鏡檢下為圖形異常；表面色差、發(fā)霧，在目檢時(shí)能看到晶圓表面不規(guī)則顏色發(fā)白現(xiàn)象，顯微鏡下為密集黑點(diǎn)氣泡等；膜厚異常，需要確定膜厚偏大還是偏小，并通過鏡檢確認(rèn)晶圓表面異常情況；polymer，一般腐蝕后產(chǎn)生的副產(chǎn)物polymer附著在孔壁，并且在后續(xù)清洗過程中需要被清洗去除，此外，刻蝕后也可能產(chǎn)生硅渣，需要清洗干凈；目檢時(shí)，要觀察硅片表面是否清潔，是否有色差，是否有劃傷、缺角發(fā)霧等異常。鏡檢時(shí)則主要觀察是否有不規(guī)則圖形，是否有劃傷，劃片道顏色是否一致等異常。

反應(yīng)離子刻蝕之外的其他刻蝕種類是可以由RF source和RF bias獨(dú)立控制離子能量與密度：

電容耦合等離子體刻蝕CCP（CEOXA03北方華創(chuàng)機(jī)臺(tái)）；電感耦合等離子體刻蝕ICP（CEPLA03魯汶機(jī)臺(tái)）；微波回旋加速共振等離子體刻蝕ECR；磁場(chǎng)增強(qiáng)反應(yīng)等離子體刻蝕MERIE；雙等離子源DPS（CEPLA02和CEPLA01應(yīng)用材料機(jī)臺(tái)）；

原子層刻蝕ALE。

刻蝕中常用400KHz，13.56MHz，2.45GHz，頻率越高，粒子發(fā)生碰撞次數(shù)增多，從而產(chǎn)生更高密度的等離子體，而頻率越低，粒子的平均自由程增加，能量越高。13.56MHz兼顧這兩者，從而獲得較廣泛的應(yīng)用。

審核編輯：湯梓紅