RIB中一般不采用單一品種的氣體,而是數(shù)種氣體的組合(氣體系統(tǒng))。其作用分別是:
(1)主刻蝕氣體。一般用含鹵族元素的氣體,特別是鹵碳化合物氣體。之所以較少使用純鹵元素氣體,是因為其化合物氣體較易處理,操作危險性小。
(2)惰性氣體(Ar,He等)起穩(wěn)定和均勻等離子體的作用,并有加強各向異性刻蝕效果的作用。
(3)基團或未飽和物的清除物。在電子轟擊下,有一部分鹵碳化合物被分解成鹵素(刻蝕劑)和不飽和鹵碳化合物(鹵素被剝離后剩下的部分)。不飽和鹵碳化合物可能是刻蝕劑,也可能不是。它可與鹵素重新復(fù)合(這會降低刻蝕劑鹵素的濃度),也可能形成聚合物(Polymers)(聚合物有可能阻止刻蝕進行,但如落到側(cè)壁(Sidewall)上,可以作為掩膜保護圖形側(cè)壁,有利于各向異性刻蝕)。實用上常用氧化性氣體(02)或還原性氣體(H2)的添加。通過上述機制,達到改善選擇性及各向異性的目的。例如,在純CF4等離子體中刻S1/Si02?涛g速率及選擇性都很低。因為等離子體分解了CF4→F十CFx(X≤3)后,F(xiàn)與CFx又不斷地復(fù)合。因此/的穩(wěn)態(tài)濃度很低,刻蝕速率很低。加入02后,02與CF.反應(yīng)形成COF2、CO、CO2,減少了F原子的復(fù)合損耗。
結(jié)果:
①F原子濃度增加,51刻蝕速率因而增加。
②減少CF,形成Polymers的趨向;另一方面,02又會吸附到Si表面形成SiO,,影響到與SiO2的選擇比。而加入H2后,H與F結(jié)合,形成HF,使Si刻蝕速率下降。而CF,增加,使Si02刻蝕速率增加。
(4)天然氧化物清除劑。有些材料(如A1、Si)容易氧化,其天然氧化物膜的存在,妨礙刻蝕的啟動。如刻51時,添加C2F6;刻A1時添加BC13。這樣可以清除天然氧化層,進而啟動刻蝕進程。