18微米侧壁(Spacer)干法刻蚀工艺的开发与优化.pdfVIP

目 录 摘 要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1 ABSTRACl-……………．．．．．．．．……………．．．．……．．2 第一章前言．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3 §1．1课题背景一半导体制造业的发展……………………………………．3 §1．2研究目的一开发并优化新工艺的意义………………………………．5 §1．3论文结构…………………………………………………………………6 第二章干法刻蚀回顾．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7 §2．1干法刻蚀原理…………………………………………………………．7 §2．2侧壁(Spacer)在工艺流程中的作用………………………………．15 第三章半导体中实验设计(DOE)方法…………………．16 §3．1实验设计(DOE)的原理和方法……………………………………．．16 §3．2实验检测工具和分析工具……………………………………………16 第四章O．18微米侧壁(Spacer)刻蚀工艺的开发和优化．……．．19 §4．1 O．18微米侧壁(Spacer)工艺概述……………………………………19 §4．2 0．18微米侧壁(Spacer)现有工艺存在的问题……………………．19 §4．3在DPSPlus设备上的工艺优化………………………………………．．22 §4．3．1使用新工艺气体SF6进行工艺开发…………………………．22 §4．3．2改变硅片背面氦气压力进行工艺优化………………………～38 §4．3．3改变工艺气体CF4的组成进行工艺优化……………………．．42 第五章结论………………………………．……．．63 参考文献…………………………………………66 致谢……………………………………………67 摘 要 本论文开发并优化了0．18微米技术侧壁(Spacer)的干法刻蚀工艺，通过利 用公司现有设备，改进原工艺不足，开发出满足产品要求的刻蚀工艺。 本论文根据0．18微米技术侧壁(Spacer)工艺在栅极密集区域，栅极底部有 斜坡的缺陷，指出了现有设备和工艺所遇到的一些问题，然后针对所面临的主要 问题，即因为刻蚀速率选择比不够高而造成对栅极上方氧化膜的过刻蚀，同时， 刻蚀速率均匀性偏低，造成中心区域Spacer形状过于倾斜，线宽过小的问题。 作了下面3方面的改良。 首先通过更换原刻蚀设备DPS，使用DPSplus(DPSplusEtDPS多出3路工艺气 体管路)，从而可以增加新的刻蚀气体SF6，提高刻蚀速率选择比和刻蚀速率均匀 性，改善Spacer的形状及线宽，但是没能将Spacer栅极上方残余的氮化硅去除。 然后通过改变干法刻蚀中背面氦气压力，进一步提高刻蚀速率均匀性，并观 察残余二氧化硅的厚度及其分布，但是，中心区域的栅极上方仍有氮化硅残余。 最后利用现有的工艺气体CF4，通过调节主要刻蚀气体(CF。和CHF。)的组成 比例来调试刻蚀程序，并在主刻蚀(ME)和过刻蚀(OE)时分步调试，进一步提 高刻蚀速率均匀性和刻蚀速率选择比，完全去除了氮化硅残余。根据DOE实验数 据还定义出了在DPSplus设备上Spacer亥[J蚀的工艺窗口边界。我们通过电特性测 试结果证明了新工艺开发的成功。 关键词：干法刻蚀；侧壁(Spacer)：刻蚀速率选择比：背面氦气； 刻蚀速率均匀性；主刻蚀；过刻蚀 中图分类号：TN4 Abstract 0．18urn focusesonthe of for Thisthesis areetchingprocess mainly development