在SiO_{2上对SiNx进行高度选择性的蚀刻,使用ClF3/Cl2远程等离子体}

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 化学工程是化学工程的重要组成部分.
• 半导体制造业 半导体制造业

背景情况:

• 在氧化 (SiO2) 上对化 (SiN) 进行高度选择性的蚀刻,对于制造先进的垂直半导体设备,如3D NAND.,至关重要.
• 当前的蚀刻工艺在实现足够的选择性和蚀刻速率方面面临着挑战.

研究的目的:

• 通过使用ClF3/Cl2远程等离体,研究SiN和SiO2的同位素干蚀刻特性.
• 为了优化高SiN对SiO2选择性的蚀刻参数.

主要方法:

• 使用ClF3/Cl2远程等离子体干蚀刻SiN和SiO2.
• 改变了ClF3/Cl2气体混合物中Cl2的百分比.
• 在室温下分析了蚀刻速率和选择性比.

主要成果:

• 在ClF3/Cl2中增加Cl2度提高了SiN对SiO2蚀刻选择性,同时降低了SiN蚀刻速率.
• 实现了超过500:1的蚀刻选择性,SiN蚀刻速率为~8nm/min,使用15%的Cl2.
• 通过将Cl2增加到20%,进一步将选择性提高到1000:1以上.
• 确定了不同的蚀刻机制:SiN通过Si-N到Si-F/Si-Cl反应蚀刻,而SiO2在室温下通过Si-O到Si-F反应低效地蚀刻.
• 从SiN/SiO2堆中进行高度选择性的SiN去除,没有显著的SiO2蚀刻或蚀刻加载效应,使用ClF3/Cl2 (15%).

结论:

• 优化的ClF3/Cl2远程等离子蚀刻使SiN对SiO2.2具有超高的选择性.
• 独特的反应路径解释了观察到的选择性,为先进的半导体制造提供了可行的解决方案.
• 这种方法为蚀刻SiN/SiO2多层结构提供了精确的控制,而不损害底层层.