40nm BSI CMOS Image Sensor预览

OL）中的“焊盘氧化物刻蚀”步骤（仅用于去除氮化物掩模下的薄应力释放氧化物）以及定义纳米级互连沟槽的“氧化物硬掩模刻蚀”步骤截然不同 [A1]。相反，这种宏观尺度的刻蚀必须快速且均匀地去除厚氧化物薄膜，以适应复杂的键合架构，例如 3D-SOC 和先进图像传感器应用中所需的高密度互连 [P4]。

该步骤的物理机制依赖于反应离子刻蚀（RIE）所特有的离子-化学协同反应 [P1]。将 CHF3 或 CF4 等氟碳气体引入等离子体腔室，并通过射频（RF）功率进行解离，从而产生高活性的氟自由基和氟碳离子 [P1]。氟自由基会对氧化硅基体进行化学侵蚀，打断 Si-O 键，形成挥发性的氟化硅副产物并从腔室中抽走 [P2]。同时，离子化物质在直流偏置作用下穿过等离子体鞘层加速，以定向动能轰击晶圆表面 [P1]。这种物理轰击清除了水平表面上的钝化聚合物，确保刻蚀以各向异性方式进行，从而获得深键合焊盘空腔所需的陡峭侧壁轮廓 [A1]。

材料和参数的选择很大程度上取决于在目标 SiO₂ 和底层 SiCN 停止层之间实现高刻蚀选择比的需求 [P2]。由于 SiCN 具有高表面键合活性且作为刻蚀停止层具有结构稳健性，因此被广泛集成在先进混合键合和 BEOL 堆叠中 [P4]。为了最大限度地提高选择比，等离子体化学必须保持微妙的平衡；例如，虽然添加氧气可以提高整体氧化物刻蚀速率，但同时也会增加含硅非氧化物层的刻蚀，从而严重降低选择比 [P1]。此外，必须仔细优化 RF 功率，因为较高的 RF 功率会提高离子能量，这虽然加快了刻蚀速率，但可能会对被刻蚀表面造成严重的物理损伤，并损害 SiCN 阻挡层 [P1]。

在 纳米尺度 背照式（BSI）CMOS 图像传感器的背景下，封装布局通常采用有源区上方键合（Bond Over Active, BOA）焊盘结构，通过将焊盘直接放置在有源电路和多层互连上方，以最大限度地减少浪费的芯片面积 [P3]。这些结构在引线键合或封装过程中的机械可靠性，很大程度上取决于瞬态机械载荷通过具有相似弹性模量的多层金属和介质堆叠进行的渐进式分散 [P3]。因此，ILD 6-2 氧化物刻蚀必须避免在介质中产生结构缺陷、严重的侧向刻蚀或微裂纹，因为此类几何缺陷可能会成为应力集中点，最终导致在封装应力作用下接触-硅界面发生机械失效 [P3]。