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作者：

李佳青

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摘要：

氮化钽薄膜在微电子工艺中的应用比较广泛:在标准CMOS后道的铜互连技术中,作为阻挡层被应用;由于氮化钽与高K介质的良好兼容性,在45nm以下CMOS工艺中,正在被开发作为金属栅极材料;在EUV光刻中,氮化钽被研究来用作吸收层.在新近的MEMS应用中,氮化钽薄膜已经被证实可以用作MEMS微桥结构的电连接材料,但是目前应用于MEMS的氮化钽刻蚀的研究非常少. 本课题研究的是基于非制冷红外热成像阵列的MEMS产品应用的氮化钽干法刻蚀工艺开发.该产品应用非晶硅作为热敏材料,由于其具有较高的热电阻温度系数,在受到红外辐射后,有明显的电阻变化,通过衬底读出电路将阵列内各单元的电阻变化率转换为图像输出.在这样的一个产品中,对用于信号传输的电极要求有很好的热稳定性,并且具有很低的热电阻温度系数,氮化钽由于在这两方面的良好特性,可以作为电极候选材料应用到该产品中. 氮化钽作为电极材料,在非晶硅图形化后淀积上去,其经过刻蚀图形化后起到定义电阻图形的作用,因此,氮化钽的刻蚀是产品开发中非常关键的步骤,其要求对侧壁形貌以及下层衬底的损失量都具有良好的控制.本课题基于应用材料的Centura机台对氮化钽薄膜进行图形化开发,采用CHF3/CF4作为刻蚀气体,评估了射频功率,工艺腔压力,气体流量等工艺参数对刻蚀性能的影响,优化后的工艺菜单对下层衬底的Si及Si02的损失量具有较好的控制.在氮化钽刻蚀过程中,容易产生残留,在建立了刻蚀残留物产生机制的模型后,通过去胶菜单的优化,在去胶过程中加入CF4处理,解决了残留的问题.最后,在集成流片中通过电学测试结果对刻蚀效果进行了验证,并且分析了衬底条件对刻蚀效果的影响.氮化钽的刻蚀菜单和去胶菜单最终成功运用到MEMS产品中.

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关键词：

氮化钽；干法刻蚀；刻蚀选择比；主刻蚀；过刻蚀；去胶；残留

学位级别：

硕士

DOI：

CNKI:CDMD:2.1011.195112

被引量：

2