0.18微米侧壁（Spacer）干法刻蚀工艺的开发与优化

论文摘要

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。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• §1.1 课题背景—半导体制造业的发展
• §1.2 研究目的—开发并优化新工艺的意义
• §1.3 论文结构
• 第二章 干法刻蚀回顾
• §2.1 干法刻蚀原理
• §2.2 侧壁（Spacer）在工艺流程中的作用
• 第三章 半导体中 实验设计（DOE）方法
• §3.1 实验设计（DOE）的原理和方法
• §3.2 实验检测工具和分析工具
• 第四章 0.18 微米侧壁（Spacer）刻蚀工艺的开发和优化
• §4.1 0.18微米侧壁（Spacer）工艺概述
• §4.2 0.18微米侧壁（Spacer）现有工艺存在的问题
• §4.3 在DPS Plus设备上的工艺优化
• §4.3.1 使用新工艺气体SF6进行工艺开发
• §4.3.2 改变硅片背面氦气压力进行工艺优化
• §4.3.3 改变工艺气体CF4的组成进行工艺优化
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢