40nm BSI CMOS Image Sensor预览

曲率的全局回刻“牺牲性下层OCL刻蚀”，以及针对有机子层的“下层OCL涂层刻蚀”不同，该特定步骤严格专注于在外围区域各向异性地穿透主光学透镜材料，同时不损伤相邻的像素结构 [A1]。

该刻蚀的物理和化学机制依赖于高密度等离子体反应离子刻蚀（RIE），其利用了化学反应性与物理离子轰击的协同效应 [P1]。对于基于Si₃N₄的透镜材料，通常采用氟碳等离子体（如CF₄或CHF₃）产生氟自由基，与Si–N键反应形成挥发性副产物 [P1]。为了防止过度的横向刻蚀并在深键合焊盘开口中保持垂直侧壁，可以采用协作式沉积-刻蚀机制 [A1]。在此机制下，高碳氟比（C/F）的气体会在侧壁上形成富碳聚合物薄膜，有效抑制横向化学侵蚀，而定向离子通量则持续清除水平刻蚀前沿的聚合物，以维持向下刻蚀 [A1]。或者，为严格控制对附近热敏感材料的热损伤，工艺可采用循环机制，即先进行低温氟化，随后利用惰性气体等离子体轰击，以物理方式去除化学弱化的表面层 [A2]。

该步骤的材料和方法选择在很大程度上取决于下层OCL材料与底层光学焊盘层（通常为SiO₂）之间高刻蚀选择比的需求 [P3]。实现这种选择比需要精确调节等离子体化学，例如引入H₂、O₂或CH₄等特定添加剂来调节C/F比及由此产生的聚合物形成速率 [P4]。添加聚合剂可增强在富氧底层焊盘上钝化层的沉积，从而显著降低其暴露后的刻蚀速率 [P2]。此外，必须仔细平衡等离子体源功率、压力和气体停留时间；有效调节停留时间可以控制自由基解离以及刻蚀与聚合之间的竞争，这是同时实现实用刻蚀速率和高选择比的核心因素 [P2]。

在纳米尺度技术节点下，严格的几何约束和缩放规则要求具备高度垂直且光滑的刻蚀轮廓，以防止键合焊盘开口侵入高密度排列的有源像素阵列 [T2]。该节点下外围开口的纵横比升高，增加了特征底部离子散射和微沟槽形成的风险 （工程实践）。因此，最大限度地减少侧壁粗糙度至关重要，因为光学堆栈中的粗糙界面会引入瑞利散射，并降低外围区域与成像阵列之间的光学隔离度 [P4]。热预算同样受到严格限制，以防止缩放后的外围MOSFET亚阈值摆幅和漏电特性退化 [T2]，这证明了使用低温等离子体技术的合理性，该技术既能保护有源器件，又能保护集成的胶体或聚合物光学组件 [P4]。