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通过 Bosch 工艺在硅中蚀刻高深宽比结构对于微机电系统 (MEMS) 和硅通孔 (TSV) 制造等现代技术至关重要。由于蚀刻时间长，该工艺对掩模选择性的要求非常高，并且事实证明 Al 2 O 3 硬掩模在这方面非常合适，因为与传统的 SiO 2 或抗蚀剂掩模相比，它提供了高得多的选择性。在这项工作中，我们结合使用扫描电子显微镜 (SEM)、光谱椭圆偏振仪 (SE) 和 X 射线光电子能谱 (XPS) 深度剖析来仔细研究 Al 2 O 3 掩模蚀刻机理，从而探究超高选择性的来源。我们证明，通过增加钝化步骤时间，在 Al 2 O 3 上会形成更厚的氟碳聚合物层，然后以微小的平均蚀刻速率 ~0.01 nm/min 去除 Al 2 O 3。 XPS 深度剖析显示，在采用 Bosch 工艺进行深反应离子蚀刻 (DRIE) 的过程中，聚合物和 Al 2 O 3 之间会形成一层 AlF x 层。由于 AlF x 不挥发，因此需要溅射才能去除。如果聚合物层足够厚，可以衰减进入的离子，使其能量不足以导致 AlF x 解吸（例如当使用较长的钝化时间时），则掩模不会被侵蚀。通过研究不同次数 DRIE 循环后的表面，我们还获得了有关 AlF x 的形成速率以及 DRIE 工艺过程中 Al 2 O 3 和聚合物厚度变化的信息。这些发现进一步扩展了对 DRIE 的认识，并可帮助工艺工程师相应地调整工艺。
Bosch 工艺中 Al2O3 硬掩模的蚀刻机理
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