最後更新:2026年10月8日蝕刻蝕刻中國大陸:充电效应(荷电)

充電效應(Charge-up)是什麼

Charge-up

充電效應(Charge-up)是指由電漿・離子束・電子束帶來的電荷累積在絕緣物或晶圓表面而帶電的現象。在電漿蝕刻中,孔洞底部帶電使離子軌道彎曲而造成形狀不良;在離子佈植中會造成閘極氧化層崩潰;在SEM中則造成影像紊亂與量測誤差。可透過電子中和或調整條件加以抑制。

目錄5 項
  1. 定義與原理
  2. 常見問題
  3. 相關企業
  4. 相關用語
  5. 比較文章

定義與原理

充電效應(Charge-up)是指由電漿・離子束・電子束等帶來的電荷,在絕緣物或晶圓表面無處可逃而累積、使表面帶電的現象。在半導體製造中,電漿蝕刻、離子佈植、以電子顯微鏡(SEM)進行觀察・量測這3個場合特別容易成為問題。累積的電荷會產生電場,使飛來的離子或電子軌道彎曲,或破壞薄的絕緣膜。

在電漿蝕刻中,由於電子與離子運動方式不同,高深寬比孔洞或溝槽的底部會帶電。電子因熱運動而方向分散,容易被細孔側壁的上部捕獲;而幾乎垂直入射的離子能到達底部,因此孔洞上部帶負電、底部帶正電(電子遮蔽效應)。底部的正電荷會排斥並偏折後續入射的離子,引起蝕刻停止、形狀紊亂,以及底部邊角被橫向蝕刻的缺口(notching)。此外,若聚集在導線或閘極電極上的電荷穿過閘極氧化層流動,氧化層會劣化而降低可靠度(電漿損傷、天線效應)。

在離子佈植中,持續植入正離子會使晶圓上的光阻或絕緣膜帶正電,可能因放電而破壞薄的閘極氧化層。因此佈植機配備電漿電子槍(plasma flood gun,電子淋浴),對晶圓照射低能量電子以抵消電荷。在SEM中,觀察的絕緣物若被電子束充電,影像會異常變亮或發生漂移,造成CD-SEM尺寸量測的誤差。可透過降低加速電壓、調整掃描方式、鍍上導電膜等方法抑制充電。

充電效應(Charge-up)的常見問題

蝕刻時發生充電效應會怎樣?
細孔或溝槽底部帶正電,後續入射的離子被排斥而軌道彎曲。結果會導致蝕刻中途停止、形狀紊亂、底部邊角被橫向蝕刻的缺口(notching)等不良。若電荷穿過閘極氧化層流動,也會造成氧化層劣化。
如何防止SEM的充電效應?
方法包括降低加速電壓使進入與離開試片的電子數平衡、改變掃描速度或順序以免電荷累積、在試片上鍍一層薄導電膜等。在CD-SEM中,充電會造成尺寸量測誤差,因此量測條件的管理非常重要。

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