刻蚀速率是某种材料在单位时间内被去除的实测量。对整片薄膜,常比较处理前后的厚度;对图形结构,还要看指定位置的深度或轮廓。一个速率数字只有连同材料、表面、几何形状和测量时段才有意义。整片薄膜刻得快,并不能单独证明窄开口已清除、掩模仍完整或侧壁足够垂直。
一个速率不能代表整套膜层
审阅图形刻蚀时,先问去除哪层、保护哪层、在何处测量。选择比是在同一研究条件下比较两种材料的去除速率;它是比值,不是目标材料的绝对速率。均匀性看不同位置是否去除得相近,轮廓看留下的形状。这些是不同观察量:平均速率看似合适,局部仍可能未清除或掩模受损。
Process map · 流程地图
40nm BSI CMOS Image Sensor
展开公开40nm Flow图的STI模块,定位相邻的Oxide Etch与Nitride Etch,再区分目标膜和受保护膜的问题;概览不是刻蚀速率数据集。
为什么材料不同,速率关系也不同
在等离子刻蚀中,表面化学反应和高能粒子辅助都会影响去除。测得速率只对应特定材料、表面和工艺条件,不能直接套用到其他叠层 。
反应物种和表面膜可能对目标层与需保留层产生不同影响。选择比是在同一指定条件下比较两者速率,不能视为目标材料孤立的固有属性 。
选择比专题进一步解释速率比值;本文只借它说明为什么不能把“目标膜去除得快”当成充分结论。
为什么窄开口的速率可能不同
在窄开口内,反应物种的输送和产物的排出可能改变。因此,平面薄膜速率未必代表图形底部,尤其当刻蚀中的几何形状不断变化时 。
因此只报一个平均速率会掩盖实际问题:目标开口是否都已清除,而邻近材料与掩模仍发挥应有作用?答案要来自相关几何结构中的测量,并与选择比和轮廓证据一起看,不能凭一个普适趋势推断。
在现役 Flow 中定位这个问题
进入公开的 40nm BSI CMOS 图像传感器 Flow 后,展开 STI 模块,即可找到相邻的 Oxide Etch 与 Nitride Etch。概览是一张定位图:分别识别两处要去除的膜,以及各自需要保护的材料。它不提供实测刻蚀速率,也不认证某种化学体系。详细 Step 正文仍需独立内容审阅,因此本文只链接 Flow 概览来说明结构关系。
参考来源
Silicon VLSI Technology - Full
James D. Plummer, Michael D. Deal, Peter B. Griffin
Silicon VLSI Technology · ISBN 978-0130850379