《炬丰科技-半导体工艺》植入后刻蚀率的调整：硅、多晶硅和氧化物
《炬丰科技-半导体工艺》
文章：植入后刻蚀率的调整：硅、多晶硅和氧化物
编号：JFKJ-21-609
作者：炬丰科技
摘要
离子注入是半导体掺杂的常用方法，但也可以在局部改变硅和二氧化硅的蚀刻速率。事实上，当在蒸汽高频中蚀刻时，离子注入引起的损伤可以使二氧化硅的蚀刻率增加200倍。n型或p型的掺杂种类显著增加了HNA中硅的蚀刻速率。取代硼植入硅可以将硅的蚀刻率降低200倍。离子注入对蚀刻速率的修改对于制备埋藏掩模、牺牲层和蚀刻停止层具有重要意义。
介绍
离子植入在半导体处理中的主要应用是半导体的掺杂，但也可以用于修改目标材料的组成，例如在SIMOX处理1中。本文提出了基于硅和二氧化硅蚀刻速率改性的离子注入的新制备工艺和应用。蚀刻率修饰与植入的影响有关，如在目标材料中产生的损伤或在目标材料中存在杂质。离子注入通过破坏共价键和非晶化而破坏目标材料。退火可以重建晶格目标，包括基位置的植入原子，这改变了半导体的电性质，但如果目标原子和植入原子的原子半径不匹配，也可以强调晶格。离子注入、破键、掺杂和内应力等三种效应会导致氧化物和硅的蚀刻速率改变。
离子植入的影响
离子注入包括将电离物种加速到向目标提供几十个keV的能量，从而在给定深度的目标中引入离子。在主目标中入射离子能量的耗散会损害目标。
形态和损害 略
退火和晶格结构的重建 略
硼掺杂硅和多晶硅的蚀速率降低
四甲基氢氧化铵(TMAH)是一种常用的硅蚀刻碱基。高硼掺杂样品的蚀刻速率降低7。图。1绘制了在20%和80°C浓缩的TMAH中硅和多晶硅蚀刻的蚀刻速率与掺杂浓度。蚀刻率随着硼浓度的增加而降低。蚀刻速率下降的原因是由于硅掺杂引起的诱导应力8。由于晶粒接头的存在，多晶硅的蚀刻率高于硅。硅的掺杂浓度的蚀刻速率下降幅度
在多晶硅中，一些硼被困在晶界中，不能影响原子晶格的拉伸应力。
二氧化硅刻蚀速率的提高
由于离子注入二氧化硅的键断裂使其对氢氟酸(HF)9更具反应性。在注入硼、磷、氩和砷的氧化物上，测量了二氧化硅在3%氟化氢中的腐蚀速率。图。图2绘出了蚀刻速率与核沉积能量的函数关系，因为它是描述对靶的损伤的参数。
高于多晶硅。在晶体硅中，所有植入的硼原子在退火后都位于取代位点，并导致晶格应力。
对于低于1.1023 eV/cm的核沉积能量，氧化物的蚀刻速率类似于未掺杂氧化物的蚀刻速率，即。80欧/分钟。高于3.1024电子伏/厘米时，蚀刻速率饱和至320埃/分钟的值，这对应于核沉积能量，在该能量下，断裂键的量饱和为15.5%。蚀刻速率不取决于注入物质的类型，而只取决于核沉积能量10.注入样品在1000℃退火30分钟。在氮气流下导致氧化物蚀刻速率急剧降低，实际上类似于未掺杂的氧化物。
硅和多晶硅刻蚀速率的提高 略
提高了自催化反应的蚀刻选择性 略
结论
基于这些高选择性的硅和氧化物植入技术，我们分析了几种测试结构，以评估这些技术在CMOS和MEMS技术中的兴趣。植入允许定义蚀刻率修改区域深入的材料。在简要回顾了离子注入机理及其对目标材料的影响后，我们提出了基于键破坏、硅掺杂和晶格诱导应力的选择性蚀刻。这三种选择性蚀刻方法是制造埋葬掩模和创建埋葬蚀刻停止或牺牲层的很有前途的解决方案，这在制造自对准双门MOSFETs或MEMS锚的定义中很有意义。
