40nm BSI CMOS Image Sensor预览

备 [P4]。W刻蚀工艺由反应离子刻蚀（RIE）驱动，该工艺依赖于表面化学反应和定向离子溅射的协同作用 [P4]。卤素基等离子体提供反应性物质，将固体钨转化为挥发性的卤化钨，这一机制类似于其他原子级钨去除技术中利用的化学卤化路径 [A2]。然而，纯化学刻蚀具有高度的各向同性，会迅速导致光刻胶掩模下方的钨出现严重的侧向底切 [P1]。为了实现各向异性，引入了富碳气体（如氟碳化合物）以产生自由基，在暴露的侧壁上连续沉积一层稳定的聚合物钝化层 [P1]。通过等离子体鞘层电场加速的定向离子轰击，从物理上清除了沟槽底部的聚合物，同时使垂直侧壁受到保护，从而有效地抑制了侧向刻蚀 [P4]。工艺优化需要化学刻蚀与侧壁聚合之间的微妙平衡，通常通过调整气体混合比例和引入氧气来管理 [P1]。氧气与碳基侧壁聚合物发生系统性反应，生成挥发性副产物，防止聚合物过度堆积，否则这些聚合物会阻碍刻蚀并在钨栅格底部留下锥形的“底脚”残留 [P1]。相反，如果氧气比例过高，保护性聚合物会被过早消耗，导致失控的侧向刻蚀和关键尺寸缩小 [P1]。入射离子的动能通过射频偏置功率独立调节；虽然较高的离子能量改善了刻蚀轮廓的垂直度，但同时也增加了对下方阻挡层引入动能碰撞损伤的可能性 [P2]。在纳米尺度技术节点，光学栅格结构表现出极高的高宽比，这严重限制了反应性中性粒子的传输以及沟槽底部副产物的排出 [P4]。这种几何约束通常会触发RIE-lag效应，即刻蚀速率在较窄的栅格尺寸内显著下降 [P4]。为了缓解这一问题，必须严格最小化工艺腔室压力，以延长等离子体物质的平均自由程，减少粒子间的散射，并确保离子能够高度准直地进入深沟槽 [P2]。