0.18微米侧壁(Spacer)干法刻蚀工艺的开发与优化

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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DPS plus(DPS plus比DPS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(CF4和CHF3)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DPS plus设备上Spacer刻蚀的工艺窗口边界。我们通过电特性测试结果证明了新工艺开发的成功。
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