一文看懂刻蚀角度与ICP-RIE射频功率的关系

本文介绍了用ICP-RIE刻蚀接触孔工艺中，侧壁的角度与射频功率关系大不大，以及如何通过调节功率来调节侧壁角度。

什么是刻蚀的侧壁角度？

如上图，侧壁角度是侧壁相对于衬底的倾斜角度，是衡量刻蚀质量的重要指标之一。理想的侧壁角度接近90°，垂直于衬底，但是大多数情况下的侧壁角度是倾斜的，即锥形。

垂直或倾斜的刻蚀角度均有其应用的场景，垂直角度更适合高密度互连的要求，可以避免锥形角度带来的空间浪费。而锥形角度可以使填孔工艺大大降低。

ICP-RIE的功率调节？

如上图，改变上位机电源的功率，可以改变等离子体的密度；改变偏置电源的功率可以改变正离子轰击晶圆的能量。增大ICP-source的电源时，等离子体浓度会增大；增大偏置电源的功率时等离子体中的正离子受到的吸引力增大，正离子具有更大的动能轰击晶圆表面。

上下位机电源功率的比值与刻蚀角度的关系？

当ICP-source:RF-source的功率比值上升时，侧壁的角度下降，比如从89°下降到85°，即侧壁更倾斜了。

原因是当ICP-source:RF-source的功率比值上升时，等离子体浓度增加的更加明显，即化学作用的比值上升，侧壁角度下降。当ICP-source:RF-source的功率比值下降时，正离子的动能增加明显，物理轰击的比值上升，侧壁角度更加陡直。