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研究生： 徐振斌
SHiu Jen-Bin
論文名稱： 氬/氯對多晶矽於高密度電感式耦合電漿之蝕刻率分析與模型建立
指導教授： 林 強 博士
柳克強 博士
口試委員:
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 原子科學院 - 工程與系統科學系
Department of Engineering and System Science
論文出版年： 2001
畢業學年度： 89
語文別： 中文
論文頁數： 125
中文關鍵詞： 氬/氯對多晶矽 、於高密度電感式耦合電漿 、蝕刻率分析與模型建立
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    • 元件積集度愈做愈小情況下，對於製程的要求將更為嚴謹，每個製程步驟對良率提昇都會有關鍵影響。高密度電漿蝕刻在半導體製程上已廣泛應用，雖然電漿蝕刻會有等向性蝕刻，但複雜的物理與化學蝕刻機制，會造成蝕刻結構的變化及傷害。因此，甚多研究致力於此方面的改善，使用混合氣體就是其中一種方式，氯/氬之混合可藉由其沉積部份之機制，達到控制溝渠兩側邊角度，以獲得較佳製程結構。
    本實驗旨在研究氯/氬混合氣體電漿對多晶矽進行蝕刻，研究之操作參數包含電漿源功率、偏壓功率、腔體壓力、氯氣流量及氬氣流量，並在蝕刻過程中使用光譜儀及射頻阻抗計進行氯原子與氬原子光譜強度及偏壓電壓與偏壓電流量測觀察其變化，利用田口式實驗設計進行完整分析，並以類神經網路建立各操作參數對蝕刻率與電漿量測之模型。

    由實驗結果分析得知：電漿功率與偏壓功率增加時，蝕刻率會明顯上升，氬氣比例增加，會使得蝕刻率下降。電漿量測中，偏壓功率與氯原子光譜強度會明顯影響蝕刻率且為正向的，氬原子光譜強度對蝕刻率影響較為來的小且為反向的。另外，偏壓功率對氯原子與氬原子光譜強度影響不顯著，氯原子光譜強度主效應為電漿功率及壓力，但氬原子部份，除偏壓功率其餘皆會有顯著影響。

    目錄 頁次 摘要 誌謝 目錄 圖目錄 表目錄 第一章 簡介……………………………………………………1 第二章 文獻回顧………………………………………………4 第三章 蝕刻機制與原理………………………………………7 3.1 基本電漿蝕刻機制……………………………………………7 3.2 氯氣與氬氣電漿蝕刻機制……………………………………9 第四章 實驗設計方法……………… ………………………14 4.1 實驗設計介紹………………………………………………14 4.2 田口式實驗計劃法…………………………………………16 4.2.1 變異數分析…………………………………………………17 4.2.2 驗證實驗……………………………………………………19 4.3 多元迴規模型分析…………………………………………21 第五章 實驗設備與量測系統………………………………25 5.1 實驗機台(ICP電漿蝕刻系統) …………………………25 5.2 量測系統……………………………………………………29 5.2.1光譜儀………………………………………………………29 5.2.2 阻抗量測器……………………………………………30 5.2.3 薄膜測厚儀……………………………………………30 第六章 實驗步驟與方法……………………………………32 6.1實驗前準備工作……………………………………………32 6.2 量測儀器設定………………………………………………36 6.2.1光譜儀波長擷取與設定………………………………36 6.2.2 阻抗量測擷取與設……………………………………39 第七章 數 據分析與討論…………………………………41 7.1 L18 實驗數據…………………………………………41 7.2 L18 直交表之資料分析………………………………47 7.2.1 蝕刻率分析……………………………………………47 7.2.2 均勻性分析……………………………………………50 7.2.3 氯原子光強度分析……………………………………53 7.2.4 氬原子光強度分析……………………………………55 7.2.5 偏壓電壓分析…………………………………………58 7.2.6 偏壓電流分析…………………………………………61 7.3 類神經網路模組建立………………………………………63 7.3.1 電漿參數對輸出變數（1）……………………………65 7.3.2 電漿參數對輸出變數（2）……………………………73 7.3.3 電漿部分特性對輸出變數……………………………82 7.4 多元迴歸模型分析…………………………………………87 第八章 結論………………………………………………90 參考資料………………………………………………………92 附錄A 光譜儀量測數據………………………………………94 附錄 B 射頻阻抗計量測數據………………………………104 附錄 C 鞘區等效電路模型與分析…………………………114

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