Cl2/Ar感应耦合等离子体刻蚀Si工艺研究

郭 帅 ，周弘毅，陈树华，郭 霞

(北京工业大学电子信息与控制工程学院，北京 1 00124)

随着集成电路器件尺寸降至深亚微米，浅槽隔离(STI)成为隔离工艺的关键技术[1]。在STI工艺中，浅槽侧壁的形貌对于器件的隔离效果至关重要。对于光学器件中硅台面的刻蚀，侧壁的形貌也直接影响到器件的性能[2]。感应耦合等离子体刻蚀(ICP)已被广泛应用于沟槽的刻蚀。ICP刻蚀系统可以为刻蚀工艺提供大直径的腔室环境和高密度的等离子体，并且ICP中离子轰击导致的表面损伤[3-4]明显小于反应离子刻蚀(RIE)。

Cl2/Ar等离子体的ICP刻蚀目前已被广泛应用。ICP功率、RF功率和Cl2/Ar气体组分对AlGaN和GaN刻蚀速率及形貌的影响已被报道[5-7]。Cl2/Ar等离子体还被用来研究刻蚀InP[8]、钛[9]、氧化镓铟锌(GIZO)[10]和ZnO[11]。Wu等人[12]报道了他们用Cl2/Ar混合气体ICP刻蚀SiGe/Si材料的结果，研究了刻蚀速率和选择比，发现经ICP刻蚀后的器件有低的漏电流，并且在器件饱和区有小的输出电导。但是，大多数研究都只关注刻蚀速率和形貌随着工艺条件的变化规律，而对于气体组分、ICP功率和RF功率在刻蚀沟槽时如何影响着材料的表面并没有进行更加深入和全面的分析研究。文中利用Cl2/Ar等离子体对硅进行ICP刻蚀，分别研究了气体组分、ICP功率和RF功率对于硅刻蚀速率、选择比和侧壁形貌的影响。通过分析Cl2/Ar等离子体的刻蚀机制，对实验结果进行了分析讨论。

1 实验

实验中采用ICP刻蚀设备为Oxford PlasmaLab system100(ICP180)。该系统有两套自动匹配网络控制的射频源，其中一套为13.56 MHz的射频功率控制等离子体的产生，另一套为13.56 MHz的射频功率控制等离子体轰击衬底上刻蚀材料表面的能量。……