RIB刻蚀气体系统

文章摘要：RIB中一般不采用单一品种的气体，而是数种气体的组合（气体系统）。其作用分别是：（1）主刻蚀气体。一般用含卤族元素的气体，特别是卤碳化合物气体。之所以较少使用纯卤元素气体，是因为其化合物气体较易处理，操作危险性小。（2）惰性气体（Ar，He等）起稳定和均匀等离子体的作用，并有加强各向异性刻蚀效果的作用。（3）基团或未饱和物的清除物。在电子轰击下，有一部分卤碳化合物被分解成卤素（刻蚀剂）和不饱和卤碳化合物（卤素被剥离后剩下的部分）。不饱和卤碳化合物可能是刻蚀剂，也可能不是。它可与卤素重新复合（这会降低刻蚀剂卤素的浓度），也可能形成聚合物（Polymers）（聚合物有可能阻止刻蚀进行，但如落到侧壁

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　　RIB中一般不采用单一品种的气体，而是数种气体的组合（气体系统）。其作用分别是：

　　（1）主刻蚀气体。一般用含卤族元素的气体，特别是卤碳化合物气体。之所以较少使用纯卤元素气体，是因为其化合物气体较易处理，操作危险性小。

　　（2）惰性气体（Ar，He等）起稳定和均匀等离子体的作用，并有加强各向异性刻蚀效果的作用。

　　（3）基团或未饱和物的清除物。在电子轰击下，有一部分卤碳化合物被分解成卤素（刻蚀剂）和不饱和卤碳化合物（卤素被剥离后剩下的部分）。不饱和卤碳化合物可能是刻蚀剂，也可能不是。它可与卤素重新复合（这会降低刻蚀剂卤素的浓度），也可能形成聚合物（Polymers）（聚合物有可能阻止刻蚀进行，但如落到侧壁（Sidewall）上，可以作为掩膜保护图形侧壁，有利于各向异性刻蚀）。实用上常用氧化性气体（02）或还原性气体（H2）的添加。通过上述机制，达到改善选择性及各向异性的目的。例如，在纯CF4等离子体中刻S1／Si02。刻蚀速率及选择性都很低。因为等离子体分解了CF4→F十CFx（X≤3）后，F与CFx又不断地复合。因此／的稳态浓度很低，刻蚀速率很低。加入02后，02与CF．反应形成COF2、CO、CO2，减少了F原子的复合损耗。

　　结果：

　　①F原子浓度增加，51刻蚀速率因而增加。

　　②减少CF，形成Polymers的趋向；另一方面，02又会吸附到Si表面形成SiO，，影响到与SiO2的选择比。而加入H2后，H与F结合，形成HF，使Si刻蚀速率下降。而CF，增加，使Si02刻蚀速率增加。

　　（4）天然氧化物清除剂。有些材料（如A1、Si）容易氧化，其天然氧化物膜的存在，妨碍刻蚀的启动。如刻51时，添加C2F6；刻A1时添加BC13。这样可以清除天然氧化层，进而启动刻蚀进程。