等离子体腐蚀

一、引言最近,气体等离子体处理技术进一步发展,正在研究此项技术在大规模集成电路制作工艺中的应用。在 CF_4气体等离子体腐蚀中,硅、多晶硅、二氧化硅这样的硅系化合物,是由通过低温等离子体放电激励的氟原子而进行腐蚀的。这种腐蚀方法具有如下很多优点:(1)与一般的溶液腐蚀完全相同,可以使用光致抗蚀剂作为腐蚀时的保护层。(2)在一定的压力,一定的输出功率下,腐蚀速度是一定值。     

含氧硅化钛膜的等离子腐蚀

如果低电阻率的硅钛栅被用于按比例缩小的MOS器件,硅化钛的各向异性腐蚀是必要的。CCl_4、CF_4等离子体以及离子铣都可用来腐蚀硅化钛/多晶硅复合膜,每一种方法都表现于一些缺点。由于硅化物含氧量高及CCl_4等离子腐蚀的腐蚀选择比大(对二氧化硅的腐蚀速率低),因而CCl_4等离子腐蚀时会产生残留物并且腐蚀表面粗糙。CF_4反应离子腐蚀和离子铣刻蚀是光洁的腐蚀,但存在对下面的薄栅SiO_2膜的过腐蚀问题。然而,综合这些方法就能成功地加工出上述结构的各向导性图形。首先用腐蚀选择性差的CF_4反应离子腐蚀的光洁腐蚀刻透氧化物,随后用具有较高腐蚀选择比的Cl_2等离子腐蚀刻透硅化物下的多晶硅层至薄栅SiO_2层。     

CF_4、SF_6和NF_3反应离子腐蚀硅表面粗糙度的研究

本文采用CF_4、SF_6和NF_3三种腐蚀气体对硅进行反应离子腐蚀,研究了腐蚀表面粗糙度与腐蚀工艺条件(气压、射频功率),附加气体和腐蚀深度等因素之间的关系。并通过SEM和Auger能谱仪分析,探讨了引起腐蚀表面粗糙的原因。     

用反应离子腐蚀法在硅上沉积碳氟膜的研究及去除表面残留物的新方法

使用CF_4/40％H_2对SiO_2进行的反应离子腐蚀(RIE)将对其下的硅衬底表面性质产生较大的影响。对此影响,我们采用X射线光致发射和He离子散射/沟道技术进行了研究。硅表面附近区域的两种主要变化是:(1)形成了一层含有约1～2×10~(16)错位硅原子/cm~2的不规则硅层,其不规则程度取决于硅衬底暴露于等离子体中的时间。(2)形成了一层约30(?)厚的含碳和氟的膜。辉光放电淀积的碳、氟膜,显示出复杂的碳lsX射线光致发射光谱,并显出至少五种碳结合态。这五种结合态按强度从大到小的顺序排列是:C—C或C—H、C—CF_x、CF、CF_3和CF_2。本文描述了一种硅衬底RIE后进行清洗的新方法。该方法可以在一个工艺步骤中去除掉大部分RIE诱生的表面残留物和去除掉硅晶格错位。其效果被离子散射和X射线光致发射测量所证实。     

硅的CF_4增强等离子体氧化与氮化研究

本文描述了含CF_4的等离子体低温300～600℃氧化与氮化工艺。对CF_4含量与膜厚的关系作了探索。当CF_4含量较少(CF_4/O_2<1/400)时,有利于氧化反应,且在这个区域中,在相同条件下膜厚与CF_4含量成正比。当CF_4含量较大时,反应转为等离子体刻蚀占优势,随着CF_4含量增大,膜不断减薄。研究了增速区域的200～500(?)氧化膜生长工艺,C—V测试表明,膜质优于不含CF_4的等离子体生长的膜。经AES分析,膜中不存在C,F峰。等离子体氮化亦因加入少许CF_4而更易进行。并探讨了膜的生长机理。     

硅和二氧化硅的等离子腐蚀

纯净的HF腐蚀硅和二氧化硅的速率大体上分别是900埃/分和120埃/分。纯净的CF_4腐蚀硅和二氧化硅的速率大体上分别是320埃/分和90埃/分,而C_2F_6的腐蚀速率大体上分别是390埃和385埃/分。辉光放电使HF分解量达5％、CF_4分解量达13％、而C_2F_6分解量可达51％。将CF_4跟HF混合后看不出它们之间有协合作用。CF_4跟HF的比为1:1的混合气体发生辉光放电时其分解量分别为17％和4％。CF_4和HF间的相互作用看来很微弱,其证据是反应生成物CHF_3的量很少。将HF加进C_2F_6中之后,C_2F_6等离子体对硅和二氧化硅的腐蚀速率都有所下降。将C_2F_6跟HF的比为1:4的混合气体进行辉光放电,C_2F_6和HF的分解百分比分别为54％和30％,并且生成CHF_3和CF_4。     

微电子工艺中干法蚀刻用NF_3述评

欲制得亚微米几何尺寸的器件,研制新的干法蚀刻用气体至关重要。目前,流行于各种器件制备工艺的气体有:CF_4、CF_4/O_2、SF_6、CCl_4和少量的NF_3。NF_3这种气体,正是本文所要论及的。本述评,概括地介绍诸如Si、SiO_2在NF_3等离子体中的蚀刻特性。     

放电等离子体及其微波应用

众所周知,一般称等离子体为物质第四态。气体放电等离子体可以定义为已电离的气体,它是中性气体分子、原子、离子、电子和光子的集合体,其总电和等于零。等离子体各组份之间有重要的相互作用,如电子和中性气体分子原子之间的碰撞,电子和离子之间的库仑作用。前者能引起电离,后者则引起等离子体振荡和(或)复合,通常不产生辐射。电子温度及电子数密度是等离子体的最基本的两个参量。前者表示等离子体中电子无规运动能量的大小,后者表示单位体积中带电粒子数。呈电中性的均匀等离子体,如果由于偶然     

等离子体腐蚀气体:以硅为主要成分的工艺

在微电路图形制作中,电路密度越来越高。这一发展趋势要求许多工艺步骤使用等离子体来进行腐蚀。本文以对硅、多晶硅、二氧化硅和氮化硅、金属和有机物等重要薄膜进行选择腐蚀所要求的一些气体和混合气体为量度,对以硅为主要成分的工艺中的等离子体作业进行了评述。     

铁电阴极低真空电子发射性能的分析

采用锆钛酸铅(PZT)铁电阴极,在高真空4×10-3 Pa和低真空1.4 Pa条件下分别进行了电子发射实验.对收集电流波形进行积分,计算出收集电荷,低真空与高真空的电荷比值为0.193 3,说明低真空条件下发射出的电子损失较大.运用分子运动理论和等离子体放电理论对发射电子损失的原因进行了分析.通过分子运动理论计算了分子碰撞对到达收集极的电子数目的影响,得到的低真空与高真空的电子到达几率分别为89.58%和99.97%,二者的比值为0.896 1.该数值与通过实验收集电流波形计算出的到达电子比值相差很大.考虑低真空下等离子体的作用,发射电子除了与气体分子碰撞有部分损失外,还有通过等离子体和栅电极形成的对地放电损失.由等离子体放电理论计算出等离子体覆盖栅电极时间为23.8 ns,与低真空的收集电流振荡周期20 ns非常接近,是低真空下等离子体放电损失的有力证明.     

硅酸盐玻璃膜在CF_4等离子体中的腐蚀特性

为了蚀刻掺杂的硅酸盐玻璃层,已经发现气体等离子体腐蚀是有效的。与通常的湿法化学工艺相比,气体等离子体工艺腐蚀特性与淀积温度的关系较小,而与掺杂剂浓度关系较大。用掺杂剂—氟化合物的挥发性可以解释这些结果。     

光谱学在等离子体刻蚀研究中的应用

研究了摄谱系统在CF_3H等离子体工艺研究中的应用。SiO_2的CF_3H等离子体刻蚀速率与等离子体中被测组分的谱线发射强度有关。用CF_3H等离子体刻蚀SiO_2时,HF是一个理想的组分。这种摄谱系统具有控制等离子体刻蚀和沉积两种工艺的潜力,最终能使这些工艺自功化。     

CF_2Cl_2+H_2体系的激光化学反应

用TEA CO_2脉冲激光器研究了CF_2Cl~2+H~2体系在不同压力、不同比例、用不同材质与不同规格的反应池、不同激光功率密度及不同照射次数等条件下的激光化学反应。其结果:①得到的主要产物为C_2F_4和HCl,尚有少量块烃和氟块,与热管反应产物(CF_2H)_2不同;②反应速率在低 H_2压时随 H_2压的增加而增加,高H_2压时则相反,当H_2压相同时,反应速率随CF_2Cl_2分压的增加而增加,认为该反应是因多次光子吸收而活化的CF_2Cl_2分子与 H_2碰撞的结果;③观察到了反应所伴随的绿色——桔黄色可见辐射,其强度随气体压力的变化规律,与反应速率随气体压力的变化规律相同;④对照激光照射前后的红外吸收光谱,可以看到有同位素效应。在同样条件下,波数为880cm~(-1)的峰(相当于 CCl_2的伸缩振动)与波数为920cm~(-1)的峰之比,经激光照射后有明显下降。     

聚酰亚胺在O_2-CF_4和O_2-SF_6等离子体中的干腐蚀

研究了Kapton H型聚酰亚胺膜在平行板反应室中用两种不同的气体混合物(O_2-CF_4和O_2-SF_6)的等离子体腐蚀。这两种情况都获得了高腐蚀速率(0.5～3μm/min)。观察到0.2Torr压力下反常的加载效应,可以认为,这种效应是聚酰亚胺释放出氮气的缘故。由质谱测定法探测到腐蚀过程中放出的气体,并指明氧原子和氟原子都是聚合物的主要腐蚀剂。为了给出反应过程的主要方法,与SF_6-O_2等离子体中的硅腐蚀进行了比较。腐蚀前和腐蚀后对聚酰亚胺表面的XPS(X射线光电子光谱学)测量与质谱测定法所观察到的结果是一致的。     

CF_2Cl_2的激光裂解研究

本工作是用连续波CO_2激光对CF_2Cl_2进行辐照,考察了不同气体压力,不同激光功率时的光解产物,并与热裂解相比较。实验结果发现激光裂解的最终产物与热裂解没有明显的差别,这表明连续CO_2激光辐照CF_2Cl_2的净效应与简单加热效应相似。实验的主要结果是:①CF_2Cl_2激光裂解的主要产物是C_3F_4Cl_2、CF_3Cl和Cl_2②气体压力在30～300托范围内,光解产物中C_2F_4Cl_2含量多;300托～常压范围内,CF_3Cl含量多,且随着压力升高,主要产物由C_2F_4Cl_2向CF_3Cl转化。③用不同功率密度(1000～2000W/cm~2)的激光辐照时,发现CF_2Cl_2的分解分数f与所吸收的能量E为一线性关系。且气体压力高时,引发反应的阈值功率密度低。④气体压力在30～300托范围内,都可找到相适应的激光功率密     

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.     

用两块掩模版制造P—MOS集成电路

众所周知,用通常的P-MOS工艺制造集成电路时,就需要四次光刻三次对位。因而,所用的掩模版多对位的次数也多。这样、掩模版的缺陷和对位的好坏直接影响产品的成品率。与此同时,由于硅片的表面直接和水气、试剂等接触次数多,增加了沾污来源。 为此,提出了一种用两块版制造P-MOS集成电路的工艺,这种方法具有操作简便,减少工序、提高成品率和降低成本等优点。 制造P-MOS集成电路所用的是晶面为(100)、电阻率为3～5欧姆·厘米的n型硅。 工艺过程是先用1050℃高温氧化法生长一层600埃致密的SiO_2,接着用硅烷和氨气作为源在氮气气氛中在780℃的温度下生长一层400埃的Si_3N_4(此温度高于800℃时难以腐蚀),而后再在Si_3N_4上用硅烷和氧气在氮气中480℃温度下由CVD法生长一层3000埃软的SiO_2。这样就形成了Si—SiO_2—Si_3N_4—SiO_2的结构。 然后,涂光刻胶,作第一次光刻,在软SiO_2上腐蚀出窗口。接着用SiO_2作为掩蔽,用1:1的磷酸和水腐蚀液在150℃下刻蚀Si_3N_4之后腐蚀下面的SiO_2,这时在上面的软SiO_2已腐蚀得差不多,剩下的SiO_2在蒸铝以前的腐蚀中完全去除掉。 在光刻之后,用CVD法在硅上淀积BN。反应气体是高纯氢气、氨气和用氢气稀释到5％的硼烷。反应温度范围为700℃～1250℃。反应气体的流量(B_2H_6 N     

反应离子刻蚀（RIE）Si3N4的研究

反应离子刻蚀工艺是微细加工的普遍工艺,用开制做各种集成电路。本文对用CF_4+O_2为反应气体RIE Si_3N_4进行了研究,取得了较好的结果。     

反应离子束刻蚀二氧化硅和硅研究

应用CF_4、C_4F_8、CF_3I等反应气体SiO_2、单晶硅进行刻蚀研究.研究了刻蚀速率与离子能量、束流密度、入射角的关系、所得 SiO_2对单晶硅刻蚀选择比分别为 9:1(CF_4)、15:1(C_4F_8).刻蚀后,观察到表面有微量氟碳聚合物,但可用适当方法将氟碳沾污物予以消除.实验表明,C_4F_8反应气体是用于刻蚀SiO_2-Si 系统的较好气体,而CF_3I气体则否. 本文主要报道应用CF_4、C_4F_8在反应离子束刻蚀、镀膜装置(RIBC)中刻蚀SiO_2和Si的实验结果.     

气体等离子体技术在集成电路中的应用

一、引言在半导体工业特别在集成电路制造工艺的照象制版技术中,需要用很多手工操作,同时还要甩很多化学药品。这些化学药品的操作有危险性同时其废液的处理也很困难,因此应避免使用。最近为了改善这些危害和化学处理技术特有的缺点,已经考虑采用气体等离子体技术来处理片子的方法。用氧等离子体去除感光性树脂就是其中之一例,它已成为集成电路制造技术的固定工序之一。本文介绍了运用等离子体腐蚀硅化合物的试验结果。这种气体等离子体腐蚀技术与从前的氢氟酸或磷酸系混合液之腐蚀技术不同,它具有无需进行废液处理、操作安全、