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引言
討論了一種高速率各向異性蝕刻工藝，適用于等離子體一次蝕刻一個(gè)晶片。結(jié)果表明，蝕刻速率主要取決于Cl濃度，而與用于驅(qū)動(dòng)放電的rf功率無(wú)關(guān)。幾種添加劑用于控制蝕刻過(guò)程。加入BCl以開(kāi)始蝕刻，加入CHCI以控制各向異性。大量的氦有助于光致抗蝕劑的保存。已經(jīng)進(jìn)行了支持添加劑作用的參數(shù)研究。
高速率各向異性等離子體蝕刻工藝對(duì)于提高加工VLSI晶片器件的機(jī)器的效率非常重要。這篇論文描述了這樣一種用于以高速率(> 5000埃/分鐘)蝕刻鋁的工藝，并且沒(méi)有底切，甚至沒(méi)有過(guò)蝕刻。先前已經(jīng)報(bào)道了使用許多含氯化合物的等離子體在平行板反應(yīng)器中對(duì)鋁進(jìn)行各向異性蝕刻的工藝，包括CCL、bcl和CU/BCS混合物(1-7)。然而，據(jù)報(bào)道，這些蝕刻工藝都沒(méi)有同時(shí)具有高蝕刻速率(> 2500/min)和在過(guò)蝕刻過(guò)程中沒(méi)有底切。
鋁的蝕刻似乎包括兩個(gè)過(guò)程:天然氧化鋁層的去除和鋁的蝕刻。據(jù)報(bào)道，使用BCS有助于去除氧化層，但是單獨(dú)使用BCS蝕刻鋁相對(duì)較慢。然而，銅和BCS的混合物:發(fā)現(xiàn)以高速率(1.2 p/min)蝕刻鋁，但各向同性。各向異性蝕刻可以用這種混合物在高蝕刻速率(4000埃/分鐘)下實(shí)現(xiàn)，然而，在這種情況下，在過(guò)蝕刻期間通常會(huì)導(dǎo)致底切。通過(guò)添加CHC/3等物質(zhì)，各向異性蝕刻是可能的。這種添加被認(rèn)為以類(lèi)似于用CCLi蝕刻的方式保護(hù)側(cè)壁，其中觀察到鋁的各向異性蝕刻與在蝕刻的鋁邊緣上形成薄膜相關(guān)。在其他系統(tǒng)中也提出了類(lèi)似的側(cè)壁保護(hù)促進(jìn)各向異性的建議。
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結(jié)果
鋁蝕刻速率的測(cè)量是作為銅流速的函數(shù)進(jìn)行的，銅流速隨著幾個(gè)工藝參數(shù)的變化而變化:BClz流速、CHC5流速和功率水平。觀察到蝕刻速率在較低流速下強(qiáng)烈依賴(lài)于CU流速，而在可能發(fā)生飽和的較高流速下較弱依賴(lài)于CU流速。蝕刻速率對(duì)其他工藝參數(shù)的依賴(lài)性要弱得多。蝕刻速率隨著CHC13流速的增加而略微降低，并且與BC*3流速無(wú)關(guān)。在低流速下，啟動(dòng)時(shí)間對(duì)bcl有很強(qiáng)的依賴(lài)性；然而，在中等流速下，啟動(dòng)時(shí)間與流速無(wú)關(guān)。在暴露于不含BC13的銅放電5分鐘后，沒(méi)有觀察到鋁蝕刻的開(kāi)始。蝕刻速率基本上不依賴(lài)于rf功率，這與之前使用CCLt (3)的觀察結(jié)果一致。在開(kāi)始后，觀察到在BC/3/CU的未稀釋混合物中，蝕刻以與放電大致相同的蝕刻速率在大至一半的區(qū)域上繼續(xù)進(jìn)行，而沒(méi)有放電。在沒(méi)有排放物存在的情況下，從未觀察到整個(gè)器皿變干凈。這種影響沒(méi)有詳細(xì)研究，將在本文后面討論。使用鋼電極或鋁電極觀察到的蝕刻速率也沒(méi)有實(shí)質(zhì)性差異。
隨著CHC1、流速和r1功率的變化，測(cè)量作為CU流速的函數(shù)的各向異性
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圖4
所有其他工藝參數(shù)保持不變。在每個(gè)研究中，觀察流速和功率的閾值，高于該閾值將獲得垂直剖面，但低于該閾值將發(fā)生底切。此外，當(dāng)功率和CHC13流量增加到該閾值以上時(shí)，可以在較高的C/2流量下獲得垂直剖面。恒定功率下電極間距的減小增加了各向同性，其方式類(lèi)似于隨著功率增加(恒定電極間距)所看到的；這表明體積功率密度很重要。對(duì)于大量的CHCI，放電是不穩(wěn)定的，具有高強(qiáng)度的局部區(qū)域。從一個(gè)電極延伸到另一個(gè)電極的這些區(qū)域占據(jù)了大約19%的電極面積，并且發(fā)射強(qiáng)度是周?chē)入x子體的10倍。
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討論
本文的結(jié)果支持了銅等離子體對(duì)鋁的腐蝕是一種無(wú)離子增強(qiáng)的化學(xué)反應(yīng)的觀點(diǎn)。這種模型將解釋蝕刻速率對(duì)rf功率的不敏感性，RF功率影響離子能量和離子通量。這種純化學(xué)反應(yīng)的概念與在超高真空條件下用銅放電束(11)進(jìn)行的單獨(dú)工作是一致的。在該工作中，發(fā)現(xiàn)蝕刻速率不僅與o:I離子流量和能量無(wú)關(guān)，而且與放電的存在無(wú)關(guān)。然而，需要放電來(lái)啟動(dòng)蝕刻，大概是通過(guò)去除天然氧化鋁表面層。沒(méi)有明確的化學(xué)物種鑒定負(fù)責(zé):自發(fā)反應(yīng)已經(jīng)在這項(xiàng)工作中。然而，蝕刻速率對(duì)銅流量的過(guò)度依賴(lài)和對(duì)射頻功率的不敏感性。