微沟槽效应的产生机理是什么？有什么表现？怎么抑制这种现象？

在干法的深刻蚀过程中，精细的刻蚀控制成为一个至关重要的因素，它直接影响到芯片的性能。而微沟槽效应，是干法刻蚀工艺中常见的异常现象，它可以严重影响刻蚀深度的均匀性等。那么微沟槽效应的产生机理是什么？有什么表现？怎么抑制这种现象？

什么是微沟槽效应？

微沟槽效应（Microtrenching Effect），指的是在深刻蚀工艺中，表现为局部加剧的刻蚀效果，即侧壁底部的刻蚀深度大于中心部分的现象。我们刻蚀的目标是整个晶圆上的刻蚀深度和形状要一致，但微沟槽效应可能会降低刻蚀准确性、均匀性和深宽比等。

微沟槽效应的形成机理？

1.离子轰击差异

高能离子可以沿着刻蚀结构的侧壁“滑行”，“滑行”到侧壁底部的边角处产生聚集效应，导致边角处区域的材料刻蚀速率大大提高。随着时间的延长，这一区域的材料会被更多的刻蚀，因此就出现了微沟槽效应。

 

2.侧壁电荷积累

在干法刻蚀过程中，高能离子撞击材料表面会产生二次电子。这些电子在电场的作用下会离开表面，在侧壁等形成电荷积累。电荷积累在侧壁区域形成局部电场，由于局部电场的存在，离子轨迹被偏转，增加了它们在侧壁边角处的浓度，加剧了边角处的刻蚀。

 

3.反应物分布不均

在高深宽比的刻蚀过程中，没有足够的刻蚀气体到达底部，反应物浓度的减少直接导致底部区域的反应速率降低。而刻蚀过程中产生的副产物需要从刻蚀区域移除，副产物的移除也变得更加困难，一定程度上也会影响刻蚀的均匀性。

微沟槽效应与刻蚀深度的关系？

理论上来说，刻蚀深度越深，出现微沟槽效应的几率越大。深度越深，刻蚀的时间越长，反应物生成物运输越困难，离子轰击差异越大，侧壁电荷积累越多，则微沟槽效应越明显。

怎么抑制微沟槽效应？

1.优化刻蚀参数

调整功率：射频功率控制等离子体的密度和离子能量。提高RF功率通常会增加离子通量和离子能量，这在一些情况下可能加剧微沟槽效应。但某些情况下，通过增加离子能量，也可能改善侧壁的刻蚀质量和形状。

调整刻蚀气体比例：不同的气体比例可能影响刻蚀的物理和化学机制，某些气体可能更注重物理刻蚀，而其他气体可能更强调化学刻蚀。通过调整这些气体的比例，可以改变刻蚀过程的性质。以减缓微沟槽的形成。

2.采用硬掩模 使用高选择性的硬掩模材料，避免反应气体与掩膜过快发生反应，以更均匀地传输刻蚀物质，减轻微沟槽效应。

3.辅助电极 使用辅助电极来调控电场，以均匀的方式传输刻蚀物质。

审核编辑：刘清