缺口效應[矽片加工中的缺口效應]

缺口效應（notching effect）是發生在刻蝕SOI（silicon on insulator）矽片時的一種特殊現象。

SOI矽片是一種特殊的矽片。它是由兩層單晶矽中間夾一層二氧化矽形成的。SOI矽片是通過矽片鍵合技術形成的。底層的矽單晶作為襯底層，又稱為“把手層”（handle layer），頂層的矽單晶作為器件層（device layer）。由於有二氧化矽層隔離，器件層矽單晶的反應離子刻蝕會自動在二氧化矽隔離層處停止。儘管矽深刻蝕有以上提到的負載效應，但二氧化矽隔離層的存在保證了均勻一致的刻蝕深度。

理想情況下，由於負載效應造成的刻蝕速率差異不會影響刻蝕的均勻性。但實驗發現刻蝕速率快的圖形在刻蝕到二氧化矽隔離層後並沒有完全停止，而是繼續沿二氧化矽隔離層表面橫向方向刻蝕，形成所謂“缺口”現象，如圖1中的刻蝕橫截面所示。發生缺口效應的原因是離子在二氧化矽絕緣層表面積累形成一個局部正電場。這個局部正電場將入射離子向兩端偏轉，造成對界面處矽層的繼續刻蝕。圖2形象地說明了離子正電荷在電荷在二氧化矽絕緣層的積累和對入射離子偏轉的過程。由於二氧化矽隔離層的絕緣性質，離子電荷的積累是不可避免的，缺口現象也無法避免，除非有辦法將局部正電荷移走。或者降低刻蝕樣品台偏執電壓的頻率，使積累的正電荷在偏置電壓關斷期間有時間逸散。

缺口效應[矽片加工中的缺口效應]

圖2 SOI矽片深刻蝕中的缺口現象

缺口效應[矽片加工中的缺口效應]

圖2 缺口現象形成機理