Al干法刻蚀在实际工艺中存在以下问题需要注意:
1.氧化层的影响
Al₂O₃是刻蚀的主要障碍,预处理阶段需彻底去除:若氧化层残留,会导致刻蚀速率下降、图形边缘出现 “底切”(undercut)或 “残留岛”。可通过延长BCl₃预处理时间(10-30秒)或提高Ar比例增强溅射来解决。
2.各向异性控制
侧向刻蚀会导致图形线宽偏差,需通过以下方式抑制:
•提高射频功率,增强离子轰击的方向性;
• 增加BCl₃比例,BCl₃分解产生的聚合物可保护侧壁,减少侧向刻蚀;
• 降低腔室压力,减少离子散射,增强方向性。
3. 掩模兼容性
常用光刻胶作为掩模,需避免其被过度刻蚀:Cl₂等离子体对光刻胶有一定刻蚀作用,可通过增加BCl₃比例或降低 Cl₂浓度来提高掩模选择性,Al刻蚀速率/光刻胶刻蚀速率> 5:1。
4. 残留物与污染
• AlCl₃在低温下易凝结,如腔室壁或样品表面,形成白色残留物,需通过加热样品台(80-120℃)或通入O₂等离子体(Post-O₂ Ash)清除。
• 刻蚀后需立即用去离子水或稀HF清洗,避免残留 Cl⁻离子导致 Al 后续腐蚀。
5. 衬底保护
若衬底为Si或SiO₂,需控制过刻蚀时间:Cl₂对Si的刻蚀速率较低,约为Al的1/10,但SiO₂易被BCl₃刻蚀,需通过降低BCl₃比例或缩短过刻蚀时间避免衬底损伤。出现长草是因为Al刻蚀副产物氯化铝、碳氟聚合物未完全挥发或再沉积,在表面形成微米/纳米级柱状残留物。凹坑是表面残留物阻挡刻蚀,形成局部凹坑,提高BCl₃比例,增强聚合物清除能力,但避免过量(建议Cl₂:BCl₃ = 1:1~1:3)有利于去除长草和凹坑,同时缩短过刻蚀时间,通常占总刻蚀时间的10~20%。
6. 安全性
Cl₂和BCl₃均为有毒气体(Cl₂刺激性强,BCl₃遇水生成 HCl),需确保排气系统通畅,操作人员佩戴防护装备。
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