40nm BSI CMOS Image Sensor预览

金属化和化学机械抛光（CMP）步骤奠定了基础 [P1]。WBL 的刻蚀依赖于基于反应离子刻蚀（RIE）原理的各向异性等离子体刻蚀工艺 （工程实践）。在等离子体环境中，氟碳基前驱体气体分解为活性自由基和高能离子，建立起化学与物理刻蚀的协同作用 （工程实践）。物理离子轰击提供了方向性，以实现高度垂直的沟槽侧壁，类似于 [P2] 中用于垂直互连的各向异性刻蚀原理。必须仔细控制刻蚀轮廓以避免形成尖角或不规则几何形状，因为根据 [A1] 中描述的几何场效应，这会导致局部电场集中并降低器件可靠性。此外，在等离子体处理过程中保持未刻蚀介质表面的结构完整性至关重要 [P4]。这是因为最终的 WBL 表面必须保持原始状态，才能在两步 DBI 工艺的初始室温阶段参与介质对介质的范德华力和共价键合 [P4]。选择用于 WBL 的高各向异性干法刻蚀是由超细亚微米节距控制的需求所决定的 [P3]。参数调节（例如调整等离子体中聚合气体与刻蚀气体的比例）直接影响刻蚀选择比和最终的侧壁角度 [A1]。通常利用对底层刻蚀停止层的高选择比来精确终止刻蚀深度，确保晶圆上沟槽体积的一致性 [A1]。这种一致性至关重要，因为沟槽深度的偏差会传导至后续的 Cu 填充和 CMP 工艺中 [P1]。这些偏差直接改变了关键的 Cu 凹陷深度，而这从根本上决定了 Cu-Cu 互连能否在键合后的热膨胀和原子扩散过程中成功闭合 [P1]。如果使用 SiCN 等替代介质来促进低温键合，则必须协同优化刻蚀化学工艺，以处理该材料特定的表面反应性 [P3]。对于 纳米尺度 背照式（BSI）CMOS 图像传感器，像素密度要求极细的互连节距，以便在传感器阵列和下方的逻辑晶圆之间有效传输信号 [P3]。随着 DBI 焊盘节距缩小以适应高密度分区，刻蚀工艺必须保持严格的关键尺寸（CD）一致性 [P3]。它必须避免引起微沟槽化或介质损伤，以免损害自发介质键合所需的超低表面粗糙度 [P4]。此外，随着互连尺寸的缩小，该工艺必须确保刻蚀的沟槽与后续的通孔结构完全对齐，以降低 Cu 扩散或迁移带来的可靠性风险 [P3]。