第 章 干法刻蚀
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第二章干法刻蚀的介绍2. 1刻蚀、干法刻蚀和湿法腐蚀2. 1 .1关于刻蚀刻蚀,是指用化学或物理方法有选择地从硅片表面去除不需要的材料的过程。
刻蚀的基本目的,是在涂胶(或有掩膜)的硅片上正确的复制出掩膜图形[1]。
刻蚀,通常是在光刻工艺之后进行。
我们通常通过刻蚀,在光刻工艺之后,将想要的图形留在硅片上。
从这一角度而言,刻蚀可以被称之为最终的和最主要的图形转移工艺步骤。
在通常的刻蚀过程中,有图形的光刻胶层〔或掩膜层)将不受到腐蚀源显著的侵蚀或刻蚀,可作为掩蔽膜,保护硅片上的部分特殊区域,而未被光刻胶保护的区域,则被选择性的刻蚀掉。
2.1.2干法刻蚀与湿法刻蚀在半导体制造中有两种基本的刻蚀工艺:干法刻蚀和湿法腐蚀。
干法刻蚀,是利用气态中产生的等离子体,通过经光刻而开出的掩蔽层窗口,与暴露于等离子体中的硅片行物理和化学反应,刻蚀掉硅片上暴露的表面材料的一种工艺技术法[1]。
该工艺技术的突出优点在于,可以获得极其精确的特征图形。
超大规模集成电路的发展,要求微细化加工工艺能够严格的控制加工尺寸,要求在硅片上完成极其精确的图形转移。
任何偏离工艺要求的图形或尺寸,都可能直接影响产品性能或品质,给生产带来无法弥补的损害。
由于干法刻蚀技术在图形轶移上的突出表现,己成为亚微米尺寸下器件刻蚀的最主要工艺方法。
在特征图形的制作上,已基本取代了湿法腐蚀技术。
对于湿法腐蚀,就是用液体化学试剂(如酸、碱和溶剂等)以化学的方式去除硅片表面的材料。
当然,在通过湿法腐蚀获得特征图形时,也要通过经光刻开出的掩膜层窗口,腐蚀掉露出的表面材料。
但从控制图形形状和尺寸的准确性角度而言,在形成特征图形方面,湿法腐蚀一般只被用于尺寸较大的情况(大于3微米)。
由于这一特点,湿法腐蚀远远没有干法刻蚀的应用广泛。
但由于它的高选择比和批量制作模式,湿法腐蚀仍被广泛应用在腐蚀层间膜、去除干法刻蚀残留物和颗粒等工艺步骤中。
2. 2干法刻蚀的原理2. 2. 1干法刻蚀中的等离子体干法刻蚀工艺是利用气体中阴阳粒子解离后的等离子体来进行刻蚀的。
第八讲:干法刻蚀微机电系统制程Microfabrication technology 第八讲:干法刻蚀乔大勇谢建兵马志波课程内容一一光刻干法刻蚀等离子基础反应离子刻蚀深度反应离子刻蚀干法刻蚀为什么要进行干法刻蚀腐蚀参数腐蚀偏差腐蚀图形刻蚀速率选择性设备价格产率化学试剂使用湿法腐蚀 >3微米同性或异性高,可控高,不可控低高(可批量化)大量干法刻蚀非常小可控可接受,可控可接受,可控高可接受少量干法刻蚀为什么要进行干法刻蚀两类腐蚀方法的比较腐蚀类别腐蚀材料 Silicon 湿法腐蚀 Silicon Nirtide Silicon Oxide Al Silicon, Polysilicon 干法刻蚀Silicon Nitride Silicon Oxide Al 腐蚀试剂KOH, TMAH,EDP H3PO4 HF H3PO4 SF6 CF4 CHF3 Cl2干法刻蚀干法刻蚀包括:光子束刻蚀、中子刻蚀和等离子刻蚀等多种形式。
在半导体技术中,等离子刻蚀是干法刻蚀中最常用的技术。
等离子体采用射频技术产生,以SF6为例,其中包括中性粒子、电子(e)、活性自由基(F)、带正电的粒子(SF5+)和带负电的离子(F-)。
其中带正电离子的作用是在暗区电场的加速作用下,实现对目标的物理轰击,而活性自由基的作用则是吸附在目标表面上并与目标材料发生化学反应生成挥发性产物。
物理轰击能够促进化学反应的进行,并通过溅射去除淀积在目标表面的反应副产物。
等离子基础宇宙中90%物质处于等离子体态,闪电和极光是自然界重的等离子体。
所有的恒星,都是高温等离子体的聚合。
所有生命也起源于等离子体状态。
等离子基础等离子体-产生等离子基础等离子体-产生等离子基础等离子体-产生SheatheAr eAr e-gasAr+ Ar+ Ar+-V+ RF 13.56MHz, 1000W等离子基础等离子体-产生跃迁Excitation(激发)e + A → A* + e对于CF4,激发需要4.0eV的能量。
干法刻蚀技术的应用与发展摘要在半导体生产中,干法刻蚀是最主要的用来去除表面材料的刻蚀方法。
而干法刻蚀是一个惯称,它指的是在低气压下雨等离子体有关的腐蚀方法。
经过二十多年的发展,经历了多样化的发展过程,使技术不断完善和创新。
一定程度上,干法刻蚀的水平决定了集成电路器件性能和生产规模。
本课程设计主要讨论半导体制造工艺中非常重要的步骤---刻蚀,详细描述了干法刻蚀的物理方法和化学方法以及基本原理,重点讲述干法刻蚀技术在半导体制造工艺中的应用和未来的发展。
关键词:半导体制造,刻蚀,干法刻蚀,金属刻蚀目录摘要 (2)目录 (3)第1章绪论 (4)第2章干法刻蚀的机制和原理 (6)2.1刻蚀工艺 (6)2.2刻蚀作用 (6)2.2.1物理刻蚀 (7)2.1.2化学刻蚀 (8)第3章干法刻蚀的应用 (10)3.1介质的干法刻蚀 (10)3.1.1氧化物 (11)3.1.2氮化物 (12)3.2硅的干法刻蚀 (12)3.2.1多晶硅栅刻蚀 (12)3.2.2单晶硅的刻蚀 (13)3.3金属的干法刻蚀 (13)3.3.1铝和金属复合层 (13)3.3.2钨 (14)第4章干法刻蚀设备的构成和主要性能指标 (15)4.1.干法刻蚀设备的概述 (15)4.2.干法刻蚀工艺流程 (16)4.3.设备的主要的组成部分 (16)4.4.干法刻蚀设备的主要性能指标 (17)总结与展望 (19)参考文献 (20)致 (21)第1章绪论在微电子学领域中,自1948年发明晶体管,随后出现集成电路,直到整个六十年代的二十年里,半导体器件光刻工艺中对各种材料均采用不同的实际进行腐蚀,惯称湿法腐蚀。
然而,当器件集成度进入中规模。
结构尺寸小于十微米时,惯用的湿法腐蚀由于毛细现象和各向同性的腐蚀性就难以保证精度和重复性,迫切需要寻找新的技术途径。
虽然人们早已认识到原子核游离基具有远强于分子的化学活性,但一直没有应用到对固体材料的腐蚀技术上。