简答题

采用CF4作为气体源对SiO2进行刻蚀,在进气中分别加入O2或H2对刻蚀速率有什么影响?随着O2或H2进气量的增加,对Si和SiO2刻蚀选择性怎样变化?为什么?

正确答案

加入少量的氧气能够提高Si和SiO2的刻蚀速率。 加入少量的氢气可以导致Si和SiO2的刻蚀速率减慢。 原理:氧气与碳原子反应生成CO和CO2,因此从等离子体中去掉了一些碳,从而增加了氟的浓度。这些等离子体称为富氟等离子体。 氧添加之后对Si的刻蚀速率提升比SiO2的刻蚀要快。 当氧添加含量超过一定值后,二者的刻蚀速率开始下降,是因为气相的氟原子再结合形成氟分子使得自由氟原子减少的缘故。另一方面二者的选择比也会急剧下降,因为吸附在硅表面的氧原子和氧分子会使得硅表现得更像二氧化硅。 往等离子体中加入氢,氢会与氟反应,一方面减少了氟离子的浓度,降低了刻蚀速率。另一方面形成富碳等离子体,过量碳会导致非挥发性的物质累积在侧壁表面,阻滞横向刻蚀的发生。 往CF4等离子体中加入少量的H2将导致硅和二氧化硅的刻蚀速率同时减慢。在中等的H2浓度下,H和F反应生成HF,HF刻蚀SiO2但并不刻蚀Si。同时,各向异性的不挥发性碳氟化合物薄膜的淀积过程得到增强。另一方面,SiO2表面反应生成的CO和CO2可以从系统中抽去,在Si表面确没有这些反应。因此,随着H2的加入,刻蚀SiO2和Si的选择比会急剧上升。

答案解析

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