引言

目前，硅的電氣和熱性能在微電子技術領域中應用廣泛。鍺化硅（SiGe）合金的使用頻率越來越高，在互補金屬氧化物半導體技術中，英思特通過使用SON結構以及進行各向同性刻蝕，將該工藝擴展到對Si進行Si選擇性刻蝕。

為了提高晶體管性能，基于SiGe中的傳導溝道的技術目前已經在開發中。這種蝕刻是基于四氟化碳/N2/O2的氣體混合物中的過程，其特征具有選擇性，即Si隧道深度與SiGe層消耗之間的比值（圖1）。

圖1：樣品用于研究該過程的選擇性

實驗與討論

該工藝在減壓化學氣相沉積設備中進行，其用于表征各向同性蝕刻的樣品是由多層Si和SiGe層組成的。當在單晶硅襯底上通過外延生長SiGe時，只要厚度低于塑性臨界厚度，SiGe層就會在壓縮中產生應變。我們通過光學光刻連接0.4微米厚的光刻膠層，然后使用各向異性蝕刻工藝轉移多層中的圖案，從而使掩埋的Si和SiGe層可接觸到蝕刻物質。

圖2：一個蝕刻速率作為總壓的函數的演變

從700W的300SCCM CF4/200SCCM N2/500SCCM O2/100SCCM CH2F2工藝開始,蝕刻室的總壓力范圍為350~1500mT。圖2a顯示了蝕刻速率隨壓力的函數的演變。在低壓的區域中，可以看到圖2b沉積，硅層的蝕刻已經開始。這證明了蝕刻對SiGe仍然具有選擇性，但蝕刻和沉積同時發生。

我們認為該沉積物是蝕刻副產物氧化的結果：在此過程中，形成了暴露于富氧等離子體中的SiFx揮發性物質。SiFx分子與這些原子發生反應，形成非揮發性分子，如SiFxOy，它可以在圖案的壁上重新沉積，然后停止這一過程。

結論

通過形態表征和表面分析，英思特優化了硅選擇性各向同性蝕刻，并提出了一種機理。它已經有可能獲得高選擇性和250nm/min的蝕刻速率，可以兼容基于SON技術的先進器件的尺寸和對小32nm的技術節點的要求。

審核編輯 黃宇