C4F6在130nm产品中接触孔/通孔干法刻蚀工艺中的应用

论文摘要

随着设计技术进一步发展,通过以C4F6为基础的刻蚀制程气体在MERIE技术eMAX反应腔室的应用,可以扩大eMAX机台绝缘体材料刻蚀130nm及以下制程的窗口。C4F6有比C4F8更高的对光阻和氮化硅(Si3N4)的选择比和更宽的刻蚀终止窗口。通过优化工艺窗口,其对Si3N4的选择比可以达到30:1,使得有能力刻蚀低或高深宽比的结构,大于87°角的刻蚀能力可以很好的控制CD和刻蚀轮廓。而且现有机台已经有C4F6气体管路,无须改管安装。通过正交实验,对0.13um绝缘体干法刻蚀的主要参数(射频,压力,C4F6,CHF3)进行优化研究,并得出结论:RF功率为影响刻蚀速率的主要因素;压力为影响均匀性的主要因素;选择比主要由气体流量决定,通过调节气体流量的比率可改善选择比。在此基础上我们对0.13um CT/Via刻蚀性能进行近一步的实际应用实验研究,用不同的刻蚀参数刻蚀产品,通过切片进一步分析和确认窗口。最后我们通过测试结果(CD,切片,缺陷,WAT,良率)分析,证明了C4F6应用于新工艺开发比现有C4F8成功提高了窗口和良率。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1.1 论文背景——新技术开发的意义
• 1.2 研究目的——开发新工艺提高现有设备的能力的意义
• 1.3 论文结构
• 第二章 eMAX 机台和 C4F6简介
• 2.1 eMAX 机台的简介
• 2.1.1 刻蚀设备的发展
• 2.1.2 eMAX 刻蚀设备简介
• 2.2 C4F6 与C4F8 刻蚀性能比较及相关研究
• 2.3 本章小结
• 第三章 介质层干法刻蚀原理
• 3.1 介质层干法刻蚀原理
• 3.1.1 干法刻蚀的原理
• 3.1.2 干法刻蚀作用
• 3.1.3 电势分布
• 3.2 介质层干法刻蚀反应器
• 3.2.1 刻蚀反应器的比较
• 3.3 介质层干法刻蚀的要求
• 3.4 介质层的干法刻蚀
• 3.4.1 刻蚀的反应气体
• 3.4.2 介质层刻蚀的选择比
• 3.5 本章小结
• 第四章 新的介质层刻蚀工艺的开发
• 4.1 现有介质层刻蚀工艺的问题
• 4.2 实验测试和分析工具
• 4.2.1 生产线实验申请
• 4.2.2 扫描电子显微镜（SEM）
• 4.2.3 切片分析工具
• 4.2.4 缺陷侦测
• 4.2.5 WAT（wafer acceptable Test） 电性测试
• 4.3 正交实验确定0.13um 接触孔/通孔刻蚀影响的主要参数
• 4.3.1 刻蚀速率影响因素分析
• 4.3.2 均匀性影响因素分析
• 4.3.3 选择比影响因素分析
• 4.4 C4F6气体的应用和刻蚀参数的调整对改善刻蚀性能的实际影响
• 4.4.1 反应室压力效应
• 4.4.2 射频（RF）效应
• 4.4.3 C4F6气体流量效应
• 2效应分析'>4.4.4 O₂效应分析
• 4.4.5 氩气（Ar）流量效应
• 4.4.6 CO 气体效应分析
• 4.4.7 温度效应影响
• 4.4.8 磁场（B-Field）效应
• 4.5 本章小结
• 第五章 工程流片验证
• 5.1 工艺刻蚀的稳定性比较
• 5.2 产品切片轮廓的比较
• 5.3 缺陷（defect）比较
• 5.4 产品的WAT（wafer acceptable test）比较
• 5.5 产品的良率比较
• 5.6 本章小结
• 第六章 总结
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 上海交通大学学位论文答辩决议书