非晶碳薄膜在芯片制程中作为硬掩模应用的特性研究

摘要：

因其化学和物理性能与其他材料的差异,非晶碳薄膜作为硬掩模来实现高深宽比结构已广泛应用于高端半导体芯片制造工艺中.三维存储器 3D-NAND的复杂工艺制程和器件性能对非晶碳硬掩模的沉积速率、厚度均匀性、薄膜透明度和蚀刻速率都提出了特殊的要求.随着国内集成电路技术快速发展,对高端制造装备和配套工艺都呈现出明显的需求,因此开发先进设备和研究新型的工艺材料已势在必行.本文研究了用拓荆科技生产的高端 12 寸等离子体化学气相沉积(PECVD)设备在晶圆上沉积非晶碳薄膜材料,研究了非晶碳薄膜在 300、350 和 400℃不同沉积温度下的工艺表现,利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和拉曼光谱表征,并结合理论分析了多种非晶碳薄膜的沉积条件对其材料微观结构、化学和物理性能的影响,以及作为硬掩模刻蚀特性之间的关系.研究发现:随着沉积温度升高,非晶碳薄膜沉积速率下降,薄膜厚度均匀性和抗蚀刻速性能得到提高,同时非晶碳薄膜消光系数略有增加,薄膜透光性能下降.本文中机理分析、试验方法和主要结论对于在 IC 实际制程中开发非晶碳薄膜工艺提供指导,也在硬掩模应用中进一步提升非晶碳薄膜性能和工艺表现给出了方向.

关键词：集成电路、PECVD设备、非晶碳薄膜、工艺研究

所属期刊栏目：4

分类号：TN47(微电子学、集成电路（IC）)

在线出版日期：2023-08-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共5页

页码：105-109