深硅刻蝕設備的工作原理基于“鈍化-刻蝕循環”技術路線

更新時間：2025-12-26

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　　深硅刻蝕設備是半導體制造中用于高深寬比硅材料加工的核心設備，其工作原理基于“鈍化-刻蝕循環”技術路線。

　　1.等離子體生成：在封閉的腔室內注入特定的氣體，如CF4(四氟化碳)、CHF3(三氟化碳)、Ar(氬氣)等，并施加射頻(RF)電源。射頻電源產生的高頻電場使氣體分子電離，形成由離子、電子和自由基組成的等離子體。這些等離子體具有高反應活性。

　　2.反應與物理刻蝕：等離子體中的活性離子和自由基在電場作用下加速撞擊硅片表面，與表面的硅材料發生化學反應。同時，離子轟擊會產生物理濺射效應，二者協同作用實現材料的高效去除。

　　3.交替循環機制：采用“刻蝕-鈍化”交替循環工藝。刻蝕階段使用SF2氣體腐蝕硅材料；鈍化階段則通入氣體，在硅表面沉積一層氟碳聚合物保護層，減緩橫向刻蝕，增強側壁垂直度。通過反復交替，實現高深寬比的深度刻蝕。

　　深硅刻蝕設備的測定步驟：

　　1.前期準備

　　-檢查設備狀態：確保蝕刻腔體、廢氣處理系統、控制系統等部件完好無損。

　　-校準流量計：針對Bosch工藝的周期性切換需求(如Etch Step與Passivation Step)，需驗證氣體切換響應時間<500ms，避免因延遲導致側壁鋸齒或底部殘留。

　　-防護措施：穿戴防護裝備(如手套、護目鏡)以保護操作人員安全。

　　2.參數設置

　　-功率匹配：調整上/下電極功率比例，確保各向異性刻蝕(如側壁角度偏差<±0.1°)。過高功率可能導致離子轟擊過量，過低則引發各向同性刻蝕。

　　-氣體流量控制：準確配比SF2(刻蝕)、C2F2(鈍化)和O2/Ar(輔助氣體)，維持F2活性離子與CF2基團的動態平衡，防止邊緣過刻或中心鈍化層過厚。

　　-溫度與壓力調節：根據工藝要求設定腔體溫度及氣壓，影響等離子體密度和刻蝕均勻性。

　　3.執行刻蝕

　　-啟動廢氣處理：優先開啟廢氣收集與凈化系統，確保有害氣體(如SiF2)及時處理。

　　-實時監控：通過光學發射光譜(OES)或激光干涉法監測刻蝕終點，避免過刻或殘留。

　　-動態調整：若發現刻蝕速率異常(如邊緣快于中心)，需即時修正氣體流量或功率參數。

　　4.后處理與檢測

　　-晶圓取出與清洗：使用DI水沖洗殘留物，超聲清洗去除顆粒污染。

　　-三維形貌測量：采用白光干涉儀進行非接觸式檢測，獲取深度誤差<±1nm、線寬均勻性3σ<2nm的數據，并識別側壁波紋(周期<100nm)等缺陷。

　　-缺陷分析：結合SEM或AFM驗證關鍵尺寸(CD loss精度<±0.5nm)及底部粗糙度(Ra<1nm)。