40nm BSI CMOS Image Sensor预览

暴露出的界面氧化层 [P1]。通过完全清除该特定的焊盘氧化层，该工艺暴露了下方的氮化物基 CESL 层和氧化物基 PMD 层，从而为后续刻蚀最终到达金属焊盘制备了结构通路 [P1]。氧化层的去除通常依赖于基于氟碳化合物的反应离子刻蚀（RIE）来实现定向去除 [P1]。其基本机制结合了等离子体化学反应（氟自由基形成挥发性副产物）以及来自法向入射加速离子的动量传递 [P1]。在感应耦合氟碳等离子体刻蚀过程中，材料去除与聚合物沉积之间的平衡决定了刻蚀的选择比 [P3]。氟碳物质会在暴露的衬底表面持续形成一层保护性聚合物膜 [P3]。然而，SiO₂ 的刻蚀是由离子辅助化学反应驱动的，这种反应能够轻易穿透并消耗这层富氧聚合物膜，从而使氧化层刻蚀速率保持较高且相对恒定 [P3]。感应耦合等离子体（ICP）或类似的各种高密度 RIE 平台被选用于此步骤，因为它们实现了等离子体产生与离子偏压的解耦，从而能够对离子轰击能量进行精细调节 [P4]。为了在防止底层 CESL 氮化物被过早消耗的同时最大化焊盘氧化层的刻蚀效率，必须仔细管理反应腔壁的条件 [P3]。升高的反应腔壁温度减少了氟碳物质在腔壁上的损失，进而使这些自由基重新分布，从而在较冷的晶圆表面形成更厚的钝化聚合物膜 [P3]。这种聚合物能有效抑制不含氧材料（如随后的 SiN 层）的刻蚀，从而提高氧化层相对于相邻界面的刻蚀选择比 [P3]。虽然使用高浓度 HF 的湿法刻蚀方法也可以完全去除焊盘氧化层以暴露下方的侧壁而不造成等离子体损伤 [A1]，但在深键合焊盘开口工艺中，干法 RIE 是严格的首选方案，以保持垂直且高度各向异性的轮廓（工程实践）。在 40nm 节点处，先进的恒定场缩放比例要求介质层按比例变薄，使得严格的界面控制对于防止场增强问题和寄生漏电至关重要 [T2]。向高度缩放结构的转变意味着任何失控的侧向刻蚀或轮廓微负载效应都可能严重影响集成 [T2]。因此，焊盘氧化层刻蚀必须严格各向异性，以保持笔直的轮廓，避免在开口底部形成底脚（footing）[P4]。这种精度确保了随后的 CESL 和 PMD 刻蚀与金属焊盘目标完全对齐，从而防止电气短路或机械强度不足的键合焊盘形成（工程实践）。