40nm BSI CMOS Image Sensor预览

以便进行后续的金属填充 [T1]。在物理上，该工艺采用反应离子刻蚀（RIE），其依赖于低压等离子体中定向加速离子与化学活性中性自由基之间的协同作用 [P2]。在基于氟碳化合物的 SiO₂ 基 PMD 层等离子体刻蚀过程中，氟自由基与表面硅反应形成挥发性的 SiFx 副产物，而碳基物质则形成抑制性的聚合物层 [P3]。入射离子从所施加的电场中获得定向动能，增强了接触孔底部的化学反应，同时使侧壁上的保护性聚合物保持完整 [P2]。这种特定的离子辅助化学机制正是抑制侧向刻蚀并形成现代纳米级器件所需的高各向异性垂直轮廓的关键 [P2]。选择连续 RIE 而非传统的湿法刻蚀，是因为传统的化学刻蚀无法满足深亚微米器件对各向异性和关键尺寸（CD）控制的严苛要求 [P2]。工艺参数（例如母体气体的氟碳比（F/C）以及稀释气体（例如 H₂ 或 Ar）的添加）经过仔细调节，以决定刻蚀前沿氟碳混合层的组成和厚度 （工程实践） [P3]。降低 F/C 比可增强聚合作用以保护侧壁，但这需要足够的离子通量和偏置能量来穿透沟槽底部的混合层，并保持可接受的刻蚀速率 [P3]。此外，通过优化 RF 偏置电压和腔体配置，工程师可以平衡化学刻蚀和物理溅射，以抑制 RIE-lag 效应，确保密集和孤立的接触孔以相对均匀的垂直速率进行刻蚀 [P2]。在 40nm 节点，接触孔的极端深宽比加剧了在不引起等离子体损伤或充电效应的情况下维持直线轮廓的难度 [P2]。PMD 2 Etch 必须为后续的 PMD 1 Etch 留下高度均匀的剩余氧化层厚度，以防止过早击穿从而侵蚀下方的 SiNx CESL [P3]。如果在此中间步骤中选择性或轮廓控制下降，后续的接触孔形成可能会侵蚀栅极帽或侧壁间隔物，从而不可避免地导致接触金属与栅电极之间的灾难性短路 [A2]。