40nm BSI CMOS Image Sensor预览

度地减少了侧壁弯曲（bowing）和微沟槽（micro-trenching）效应 [A1]。该干法刻蚀步骤的核心机制涉及使用特定比例的氟碳气体与氧气或氩气的反应离子刻蚀（RIE），以平衡物理轰击与化学挥发 [A2]。等离子体将进气分解为氟自由基和重离子，这些离子轰击介质表面以断开 Si-O 和 Si-C 键，形成挥发性副产物 [P2]。为了防止通孔或沟槽侧壁弯曲，聚合前驱体在连续向下刻蚀的过程中会在侧壁上沉积一层保护性的氟碳薄膜 [A1]。控制离子能量以及氟碳气体与氧气的比例对于保持刻蚀方向性并限制等离子体对周围介质结构的损伤至关重要 [P2]。选择多步干法刻蚀序列而非单步连续刻蚀，是出于应对复杂 BEOL 堆叠中不同刻蚀电阻率的需要，该堆叠通常包括介质层、刻蚀停止层和覆盖层 [P3]。如果硬掩模与本体介质之间的刻蚀选择比不足，掩模可能会过早腐蚀，导致通孔顶部变宽，进而带来 RC 延迟损失 [P2]。此外，控制氟自由基浓度可确保侧壁氟化维持在可控范围内；虽然一定程度的氟化可以通过形成氟硅玻璃（FSG）有益地降低局部介电常数，但过量的掺入会降低机械可靠性和结构完整性 [A2]。因此，必须持续调整 RF 偏置功率和气体流量比，以保持陡峭的侧壁轮廓并实现精确的刻蚀深度，同时避免穿透下方的刻蚀停止层 [A1]。对于采用芯片对芯片或晶圆对晶圆混合键合的 40nm BSI CMOS 图像传感器，几何缩放需求要求极细间距的互连 [P4]。在这些尺寸下，密集图形和孤立图形之间刻蚀轮廓或深度负载的微小偏差，都可能直接影响后续的 Cu 填充和 CMP 工艺 [A1]。由于混合键合的成功很大程度上取决于能否获得近乎完美的平坦表面，且 Cu 相对于介质的凹陷量必须得到精确控制，因此 ILD 6-3 步骤必须产生高度均匀的垂直轮廓，以防止 Cu 体积变化，否则会导致键合后热退火期间无法实现完整的 Cu-Cu 接触 [P1]。