40nm BSI CMOS Image Sensor预览

-1 SiCN 刻蚀截然不同，后者通常用于选择性地打开下层通孔扩散阻挡层，且不损坏周围的氧化物 [P4]。在物理上，该步骤采用碳氟化合物基等离子体（如 CF4 或 CHF3）来驱动硅-氧介质基质的离子辅助化学刻蚀 [P1]。在高密度等离子体中，氟自由基化学侵蚀 ILD 表面以产生挥发性反应副产物（包括 SiF4 和 COx），这些副产物被持续从工艺腔室中排出 [P1]。同时，定向离子轰击提供断开坚固的 Si-O 键所需的激活能，并迅速清除水平表面上的这些反应产物 [P1]。与此同时，来自等离子体的富碳自由基沉积在垂直沟槽侧壁上，形成保护性的氟聚合物薄膜 [P1]。这种沟槽底部化学刻蚀与侧壁聚合物钝化之间持续的动态竞争，实现了现代互连所必需的高各向异性刻蚀轮廓 [P3]。必须仔细选择等离子体化学性质和操作参数，以优化沟槽轮廓并防止结构失效 [P3]。聚合物质与刻蚀物质的比例必须根据 ILD 的精确元素组成进行精细调节，因为薄膜固有的氧和氢含量会极大地影响整体反应路径和刻蚀速率 [P1]。当沟槽深度依赖于嵌入式介质刻蚀停止层（如致密 SiN 或 SiC）时，必须通过设计等离子体以提供超高选择比，从而确保沟槽精确着陆，而不会击穿下方的金属化层 [A2]。此外，静电吸盘温度是一个关键的控制旋钮；提高衬底温度可增强复杂碳氟化合物副产物的解吸速率，从而防止不必要的微掩膜效应并抑制出现问题的侧壁沉积 [P3]。在 40nm 节点，持续的尺寸微缩严重加剧了互连电阻-电容（RC）延迟，从根本上限制了信号传播速度 [T2]。为了缓解这种热力学和电磁约束，ILD 材料通常会结合碳和纳米孔隙（形成多孔 SiOCH）以降低其体介电常数 [P2]。然而，刻蚀这些本质上脆弱的 low-k 网络需要高度专业化的等离子体协调，以防止大面积的碳耗尽和网络坍塌 [P2]。因此，在该沟槽刻蚀期间实现无缝对准和原始的侧壁完整性是绝对的要求，以避免严重的通孔到互连线电阻损失并保持整体器件良率 [A1]。