《炬豐科技-半導(dǎo)體工藝》

文章：植入后刻蝕率的調(diào)整：硅、多晶硅和氧化物

編號：JFKJ-21-609

作者：炬豐科技

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摘要

離子注入是半導(dǎo)體摻雜的常用方法，但也可以在局部改變硅和二氧化硅的蝕刻速率。事實上，當(dāng)在蒸汽高頻中蝕刻時，離子注入引起的損傷可以使二氧化硅的蝕刻率增加200倍。n型或p型的摻雜種類顯著增加了HNA中硅的蝕刻速率。取代硼植入硅可以將硅的蝕刻率降低200倍。離子注入對蝕刻速率的修改對于制備埋藏掩模、犧牲層和蝕刻停止層具有重要意義。

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介紹

離子植入在半導(dǎo)體處理中的主要應(yīng)用是半導(dǎo)體的摻雜，但也可以用于修改目標(biāo)材料的組成，例如在SIMOX處理1中。本文提出了基于硅和二氧化硅蝕刻速率改性的離子注入的新制備工藝和應(yīng)用。蝕刻率修飾與植入的影響有關(guān)，如在目標(biāo)材料中產(chǎn)生的損傷或在目標(biāo)材料中存在雜質(zhì)。離子注入通過破壞共價鍵和非晶化而破壞目標(biāo)材料。退火可以重建晶格目標(biāo)，包括基位置的植入原子，這改變了半導(dǎo)體的電性質(zhì)，但如果目標(biāo)原子和植入原子的原子半徑不匹配，也可以強(qiáng)調(diào)晶格。離子注入、破鍵、摻雜和內(nèi)應(yīng)力等三種效應(yīng)會導(dǎo)致氧化物和硅的蝕刻速率改變。

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離子植入的影響

離子注入包括將電離物種加速到向目標(biāo)提供幾十個keV的能量，從而在給定深度的目標(biāo)中引入離子。在主目標(biāo)中入射離子能量的耗散會損害目標(biāo)。

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形態(tài)和損害???略

退火和晶格結(jié)構(gòu)的重建?略

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硼摻雜硅和多晶硅的蝕速率降低

四甲基氫氧化銨(TMAH)是一種常用的硅蝕刻堿基。高硼摻雜樣品的蝕刻速率降低7。圖。1繪制了在20%和80°C濃縮的TMAH中硅和多晶硅蝕刻的蝕刻速率與摻雜濃度。蝕刻率隨著硼濃度的增加而降低。蝕刻速率下降的原因是由于硅摻雜引起的誘導(dǎo)應(yīng)力8。由于晶粒接頭的存在，多晶硅的蝕刻率高于硅。硅的摻雜濃度的蝕刻速率下降幅度

在多晶硅中，一些硼被困在晶界中，不能影響原子晶格的拉伸應(yīng)力。

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二氧化硅刻蝕速率的提高

由于離子注入二氧化硅的鍵斷裂使其對氫氟酸(HF)9更具反應(yīng)性。在注入硼、磷、氬和砷的氧化物上，測量了二氧化硅在3%氟化氫中的腐蝕速率。圖。圖2繪出了蝕刻速率與核沉積能量的函數(shù)關(guān)系，因為它是描述對靶的損傷的參數(shù)。

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高于多晶硅。在晶體硅中，所有植入的硼原子在退火后都位于取代位點，并導(dǎo)致晶格應(yīng)力。

對于低于1.1023 eV/cm的核沉積能量，氧化物的蝕刻速率類似于未摻雜氧化物的蝕刻速率，即。80歐/分鐘。高于3.1024電子伏/厘米時，蝕刻速率飽和至320埃/分鐘的值，這對應(yīng)于核沉積能量，在該能量下，斷裂鍵的量飽和為15.5%。蝕刻速率不取決于注入物質(zhì)的類型，而只取決于核沉積能量10.注入樣品在1000℃退火30分鐘。在氮氣流下導(dǎo)致氧化物蝕刻速率急劇降低，實際上類似于未摻雜的氧化物。

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硅和多晶硅刻蝕速率的提高???略

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提高了自催化反應(yīng)的蝕刻選擇性??略

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結(jié)論

基于這些高選擇性的硅和氧化物植入技術(shù)，我們分析了幾種測試結(jié)構(gòu)，以評估這些技術(shù)在CMOS和MEMS技術(shù)中的興趣。植入允許定義蝕刻率修改區(qū)域深入的材料。在簡要回顧了離子注入機(jī)理及其對目標(biāo)材料的影響后，我們提出了基于鍵破壞、硅摻雜和晶格誘導(dǎo)應(yīng)力的選擇性蝕刻。這三種選擇性蝕刻方法是制造埋葬掩模和創(chuàng)建埋葬蝕刻停止或犧牲層的很有前途的解決方案，這在制造自對準(zhǔn)雙門MOSFETs或MEMS錨的定義中很有意義。

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