纳米尺度多晶硅微结构刻蚀研究-论文.pdf

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1、加工、测量与设备Processing，MeasurementandEquipment纳米尺度多晶硅微结构刻蚀研究李悦，田大宇，李静，刘鹏，戴晓涛(北京大学微电子研究院微米／纳米加工技术国家重点实验室，北京100871)摘要：以HBr作为刻蚀气体，采用ICP金属刻蚀系统对气体流量、刻蚀压力、离子源功率、偏压功率等工艺参数与刻蚀速率、刻蚀选择比和侧壁垂直度的对应关系进行了大量工艺实验。借助理论分析和工艺条件的优化，开发出一套可满足制备侧壁垂直度的纳米尺度多晶硅密排线结构的优化刻蚀工艺技术。实验结果表明：当采

2、用900W的离子源功率、1IW的偏压功率、25cm。／rain流量的HBr气体和3mTorr(1mTorr=0．1333Pa)刻蚀压力的工艺条件时，多晶硅与二氧化硅的刻蚀选择比大于100：1；在保持离子源功率、偏压功率、气体流量不变的条件下，单纯提高反应腔工艺压力则会大幅提高上述选择比值，同时损失多晶硅和二氧化硅的刻蚀均匀性；HBr气体流量的变化在上述功率及反应腔工艺压力的工艺范围内，对多晶硅与二氧化硅的刻蚀选择比和多晶硅刻蚀的形貌特征均无显著影响。采用上述优化的刻蚀工艺条件，配合纳米电子柬光刻技术成功

3、得到多晶硅纳米尺度微结构，其最小线宽为40nm。关键词：ICP刻蚀系统；刻蚀速率；选择比；刻蚀形貌；电子束光刻；纳米尺度多晶硅线条中图分类号：TN405．98文献标识码：A文章编号：1671—4776(2012)06—0413-04StudyoftheNanometerScalePolysiliconMicroStructureEtchingLiYue，TianDayu，LiJing，LiuPeng，DaiXiaotao(NationalKeyLaboratoryofMicro／NanoFabricat

4、ionTechnology，InstituteofMicroelectronics(IME)，PekingUniversity，Beijing100871，China)Abstract：Numerousprocessexperimentsfortheeffectofthegasflowrate，etchingpressure，ionsourcepower，biaspowerandotherprocessparametersontheetchingrate，etchingselectiveratioand

5、slidewallverticalitywerecarriedoutbyICPmetaletchingsystemwithHBrastheetchinggas．Theoptimizedetchingprocesstechnologyforthefabricationofthedenselylinestructureofthenanometerscalepolysiliconsatisfyingtheslidewallverticalitywasdevelopedbytheoreticalanalysis

6、andoptimizationoftheprocessconditions．Theexperimentalresultsshowthattheopti—mizedprocessconditionsforthenanometerscalepolysiliconmicrostructureare900WionsourceDower，11Wbiaspowerand25cm／rainflowratefortheHBrand3，0mTorr(1mTorr=0．1333Pa)reactorpressure，resu

7、ltingingreaterthan100：1oftheetchingselectiveratioforthepolysilicontosiliconoxide．Theetchingselectiveratioincreasesgreatlywiththeincreaseoftheprocesspressureforthereactorwhiletheionsourcepower，biaspowerandgasflowrateareunchanged，howevertheetchinguniformit

8、yofthepolysiliconandsiliconoxidewillbereduced．Withthesamepowerandreactorprocesspressure，thechangeoftheflowrateofHBrcansligh—tlyaffecttheetchingselectiveratioforthepolysilicontOsiliconoxideandtheetchingprofileof收稿日期：2011—12