• ECR干法刻蚀介绍

  2023-08-11 11:48:23
  电子回旋共振（Electron Cyclotron Resonance，ECR）利用电磁波（通常是微波）在磁场中产生的电子回旋共振来产生等离子体，然后利用这个等离子体来对半导体材料进行刻蚀。
  

  2.45GHz的微波

  微波是一种电磁波，其波长在1毫米到1米之间，对应的频率范围约为300兆赫（MHz）至300千兆赫（GHz）。而半导体制造中常用的微波为2.45 GHz。
  

  这个频率的微波最为人所知的应用可能就是微波炉了。微波炉中的微波发生器产生2.45 GHz的微波，这些微波能够被待加热物品的吸收，使它们振动并产生热，从而加热和烹饪食物。

  2.45 GHz的频率也在一些无线通信技术中被使用，例如Wi-Fi和蓝牙。这个频率范围由于在大多数国家/地区都不需要许可证就能使用，因此在消费电子产品中非常流行。

  2.45 GHz的微波也被用于一些特定的应用，比如在电子回旋共振（ECR）系统中被用于激发电子和产生等离子体，用于半导体制程中的刻蚀过程。
  
  使用2.45 GHz的微波在ECR系统中产生等离子体的主要优点是，这个频率的微波能量可以被等离子体中的电子有效地吸收，而且微波的能量相对较低，不会对半导体材料造成大的损伤。
  

  首先，2.45 GHz的微波被注入到一个ECR-RIE机台腔体中，这个腔体中充满了需要刻蚀的气体（如氟或氯）。在腔体中，微波和磁场相互作用，产生电子回旋共振，其中电子在微波的影响下在磁场中进行螺旋上升运动。这个过程会使电子获得能量，形成高能电子。高能电子与腔体中的气体分子相撞，使气体分子激发，产生等离子体。这个等离子体包含了高能电子和离子，自由基等活性物质。等离子体被引导到半导体材料的表面，其中的活性物种与半导体材料发生反应，进行刻蚀。整个过程可以通过改变微波的功率、气体的压力和类型、以及磁场的强度来控制。

  ECR的优势

  1，高选择性

  2，高方向性

  3，低伤害

  ECR的缺点

  设备复杂：ECR 技术的主要缺点是商用微波电源的限制，以及产生均匀磁化等离子体所需的磁铁的物理限制，例如，要产生 875 高斯的磁场，磁铁又大又重。体积庞大的 ECR 源难以聚集用于多腔室工艺，而且它们难以处理大于 200 毫米的晶圆。
  

  刻蚀速率相对较低：ECR刻蚀中生成的等离子体的离子能量相对较低。这有利于减少对材料的损伤，但也意味着离子轰击的效率可能较低，因此刻蚀速率也较低。

  ECR的应用

  浅槽隔离（Hard Mask, Si Trench）

  栅电极(Hard Mask, PolySi, Side Wall, Metal)

  自对准接触和互连（金属回蚀、金属硬掩模、双镶嵌沟槽）

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