40nm BSI CMOS Image Sensor预览

的深度阈值处调整气体化学成分，以补偿沟槽形成过程中沉积前驱体和刻蚀剂的快速消耗 [P3]。反应离子刻蚀（RIE）通过定向离子轰击和中性自由基化学反应的协同作用进行工作 [P1]。在 ILD 1-2 步骤中，氟碳基等离子体产生中性自由基，这些自由基与暴露的层间电介质发生化学反应，生成挥发性副产物 [P1]。同时，由 RF 偏压加速的带电离子提供定向动能，以物理方式清理刻蚀前沿，从而抑制横向刻蚀并形成高度各向异性的结构 [P1]。随着该第二刻蚀阶段沟槽深度的增加，物理机制必须精确平衡化学刻蚀与物理溅射，以抵消 RIE 滞后效应（RIE lag）。这是一种有据可查的现象，即由于反应物和产物的传输受限，高深宽比结构中的刻蚀速率会降低 [P1, P3]。选择干法等离子体 RIE 而非传统的湿法刻蚀是严格必要的，因为湿法化学刻蚀是完全各向同性的，无法满足高度微缩几何形状的关键尺寸（CD）控制要求 [P1]。为了保持侧壁平直并防止局部弓形缺陷，通过利用氢氟碳化合物或类似的聚合化学物质来仔细调节侧壁钝化，从而在刻蚀过程中提高选择比 [A2]。增加 RF 偏置功率可增强离子方向性和物理溅射能力，这有助于在不同深度保持恒定的单次刻蚀量 [P3]。然而，必须避免过高的偏置电压，以防止等离子体引起的电荷损伤对底层结构造成破坏 [P1]。相反，操纵腔体压力会改变入射离子的平均自由程；保持较低的压力可改善离子方向性，但同时会降低活性自由基的总密度，这就定义了一个狭窄的优化窗口*（工程实践）*。在 40nm 节点，持续的器件微缩对互连对准、电容匹配和通孔轮廓的可用误差裕度施加了严格的物理限制 [T2]。此处专门采用了多步 ILD 刻蚀方案，旨在人为地将顶角圆角化、主沟槽各向异性刻蚀以及后续刻蚀停止选择比等相互竞争的挑战解耦，并将其分配到各自优化的等离子体区间中 [P2]。这种刻意的分段避免了如果采用单一高能刻蚀步骤来清除整个厚键合焊盘（bondpad）电介质堆叠时必然发生的严重掩模侵蚀和几何畸变 [P3]。