半导体刻蚀PE、RIE、ICP示意图
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一、电感耦合等离子体(ICP)刻蚀原理 3二、刻蚀的基本要求9 (负载效应、图形的保真度、均匀性、表面形貌、刻蚀的清洁)三、等离子体刻蚀的基本过程11 (物理溅射刻蚀、纯化学刻蚀、离子增强刻蚀、侧壁抑制刻蚀)四、影响刻蚀效果的因素14 掩膜的影响、工艺参数的影响(ICP Power源功率、RF Power偏压功率、工作气压气体成分和流量、温度)五、附加气体的影响16六、多种条件刻蚀技术18 高速率刻蚀、高选择比刻蚀、特定剖面刻蚀一、电感耦合等离子体(ICP)刻蚀原理包括两套通过自动匹配网络控制的13.56MHz射频电源一套连接缠绕在腔室外的螺线圈,使线圈产生感应耦合的电场,在电场作用下,刻蚀气体辉光放电产生高密度等离子体。
功率的大小直接影响等离子体的电离率,从而影响等离子体的密度。
第二套射频电源连接在腔室内下方的电极上,此电极为直径205mm的圆形平台,机械手送来的石英盘和样品放在此台上进行刻蚀。
激光干涉仪端口ICP功率源水冷却的射频线圈静电屏蔽晶片夹/氦气冷却机制平板功率源实验中刻蚀三五族材料使用的是英国Oxford仪器(Oxford instruments plasma technology)公司的plasma180系统中的plasmalab system100型ICP。
可以刻蚀GaN、AlGaN、GaAs、InP、InGaAs、InGaP/AlGaInP 、InGaAs/InGaAsP等多种化合物材料。
苏州纳米所材料ICP功率:0-3000wRF功率:0-1000w压力范围:1-100mT加工范围:6寸工艺气体:Cl2,BCl3,HBr,CH4,He,O2,H2,N2氦气冷却由氦气良好的热传导性,能将芯片上的温度均匀化1torr=1.333mbarGaN刻蚀ProfileICP操作流程装片1.在Pump界面点击左边Pump图标下Stop,切换至Vent,120s后打开Loadlock2.涂抹真空油脂:根据片子尺寸大小,在托盘上涂抹均匀一层油脂3.放片:放片的时候要用镊子轻轻夹住样片,将样片一边贴在油脂上,慢慢地放下另一边,用镊子按住样片一端,在油脂上稍稍一动样片,以便赶走样片与油脂之间的气泡,使得样片与油脂紧密粘在一起。
【面板制程刻蚀篇】史上最全Dry Etch 分类、工艺Dry Etch工序的目的广义而言,所谓的刻蚀技术,是将显影后所产生的光阻图案真实地转印到光阻下的材质上,形成由光刻技术定义的图形。
它包含了将材质整面均匀移除及图案选择性部分去除,可分为湿式刻蚀(wet etching)和干式刻蚀(dry etching)两种技术。
湿式刻蚀具有待刻蚀材料与光阻及下层材质良好的刻蚀选择比(selectivity)。
然而,由于化学反应没有方向性,因而湿式刻蚀是各向同性刻蚀。
当刻蚀溶液做纵向刻蚀时,侧向的刻蚀将同时发生,进而造成底切(Undercut)现象,导致图案线宽失真,如下图所示。
底切现象自1970年以来,元件制造首先开始采用电浆刻蚀技术(也叫等离子体刻蚀技术),人们对于电浆化学性的了解与认识也就越来越深。
在现今的半导体集成电路或面板制造过程中,要求精确地控制各种材料尺寸至次微米大小,而且还必须具有极高的再现性,电浆刻蚀是现今技术中唯一能极有效率地将此工作在高良率下完成的技术,因此电浆刻蚀便成为半导体制造以及TFT LCD Array制造中的主要技术之一。
干式刻蚀通常指利用辉光放电(glow discharge)方式,产生包含离子、电子等带电粒子以及具有高度化学活性的中性原子、分子及自由基的电浆,来进行图案转印(pattern transfer)的刻蚀技术。
干法刻蚀是亚微米尺寸下刻蚀器件的最主要方法,广泛应用于半导体或面板前段制程。
Dry Etch 的分类及工艺的基本原理蚀刻技术中的术语1.各向同性与各向异性蚀刻( Isotropic and Anisotropic Etching)不同的蚀刻机制将对蚀刻后的轮廓(Profile)产生直接的影响。
如下图所示,纯粹的化学蚀刻通常没有方向选择性,上下左右刻蚀速度相同,蚀刻后将形成圆弧的轮廓,并在遮罩(Mask)下形成底切(Undercut),这种刻蚀被称为各向同性蚀刻。
半导体刻蚀工艺技术——ICP摘要:ICP技术是微纳加工中的常用技术之一,本文简单介绍了ICP刻蚀技术(inductively coupled plasma)的基本原理和刻蚀设备的结构,对ICP工艺所涉及的化学、物理过程做了简要分析。
阐述了ICP刻蚀参数对刻蚀结果的影响以及干法刻蚀的生成物。
由于ICP技术在加工过程中可控性高,具有越来越重要的地位。
以在硅基MEMS器件的ICP刻蚀为例,详细的介绍了在硅基MEMS制作过程中ICP刻蚀的反应过程,说明了在ICP刻蚀过程中如何实现控制加工深度和角度。
据近年来国内外ICP技术的发展现状和发展趋势,对其在光电子器件、半导体氧化物、Ⅲ一V族化合物等方面的应用作了一些简要介绍。
关键词:ICP、刻蚀、参数、模型、等离子体Process technology of semiconductor etching——ICPLIU Zhi Wei(Xi'an Electronic and Science University, School of Microelectronics.1411122908)Abstract:ICP technology is one of the commonly used in micro nano processing technology,This paper simply introduces ICP etching technology (inductively coupled plasma) structure and the basic principles of etching equipment,To do a brief analysis on the ICP process involved in chemical, physical process.Describes the effects of ICP etching parameters on the etching results and the resultant dry etching. Because the ICP technology in the process of processing high controllability, plays a more and more important role. Using ICP etching in silicon MEMS device as an example, describes in detail in the reaction process of silicon based MEMS in the production process of ICP etching, explains how to realize the control of machining depth and angle in the ICP etching process. According to the development status and development trend at home and abroad in recent years of ICP technology, its application in optoelectronic devices and semiconductor oxide, III a group V compound as well as some brief introduction.Key words:ICP、etching, parameter, model, plasma1引言刻蚀是微细加工技术的一个重要组成部分,微电子学的快速发展推动其不断向前。
MEMS的主要工艺类型与流程(LIGA技术简介)目录〇、引言一、什么是MEMS技术1、MEMS的定义2、MEMS研究的历史3、MEMS技术的研究现状二、MEMS技术的主要工艺与流程1、体加工工艺2、硅表面微机械加工技术3、结合技术4、逐次加工三、LIGA技术、准LIGA技术、SLIGA技术1、LIGA技术是微细加工的一种新方法,它的典型工艺流程如上图所示。
2、与传统微细加工方法比,用LIGA技术进行超微细加工有如下特点:3、LIGA技术的应用与发展4、准LIGA技术5、多层光刻胶工艺在准LIGA工艺中的应用6、SLIGA技术四、MEMS技术的最新应用介绍五、参考文献六、课程心得〇、引言一、什么是MEMS技术1、MEMS的概念MEMS即Micro-Electro-MechanicalSytem,它是以微电子、微机械及材料科学为基础,研究、设计、制造、具有特定功能的微型装置,包括微结构器件、微传感器、微执行器和微系统等。
一般认为,微电子机械系统通常指的是特征尺度大于1μm小于1nm,结合了电子和机械部件并用IC集成工艺加工的装置。
微机电系统是多种学科交叉融合具有战略意义的前沿高技术,是未来的主导产业之一。
MEMS技术自八十年代末开始受到世界各国的广泛重视,主要技术途径有三种,一是以美国为代表的以集成电路加工技术为基础的硅基微加工技术;二是以德国为代表发展起来的利用某射线深度光刻、微电铸、微铸塑的LIGA(Lithographgalvanfomungundabformug)技术,;三是以日本为代表发展的精密加工技术,如微细电火花EDM、超声波加工。
MEMS技术特点是:小尺寸、多样化、微电子等。
(1)微型化:MEMS体积小(芯片的特征尺寸为纳米/微米级)、质量轻、功耗低、惯性小、谐振频率高、响应时间短。
例如,一个压力成像器的微系统,含有1024个微型压力传感器,整个膜片尺寸仅为10mm某10mm,每个压力芯片尺寸为50μm某50μm。
半导体前端工艺之刻蚀工艺目录前言 (1)1 .光“堆叠”可不行 (2)2 .刻蚀工艺的特性 (3)3 .工艺流程 (4)3.1.概述 (4)3.2.刻蚀工艺的特性 (4)3.3.刻蚀偏差 (6)3.4.刻蚀材料 (6)1.5, 刻蚀形状 (6)4 .刻蚀的种类 (7)4. 1.湿刻蚀(WetEtChing)与干刻蚀(DryEtChing) (7)5. 2.按去除材料的方法划分 (8)5 .刻蚀气体与附加气体 (11)6 .刻蚀工艺中的等离子体 (13)6.1.生成机理 (13)1.2. 离子体电势 (14)7 .反应离子刻蚀RIE (14)7. 1.结构 (14)8. 2.刻蚀机理 (14)9. 3.优缺点 (15)8 .电感耦合等离子体刻蚀ICP (15)8. 1.刻蚀机理 (15)9. 2.结构 (16)10. 3.优势 (16)9 .侧壁保护 (17)9. 1.各向异性参数 (17)10. .方法 (17)10 .结论:提高密度的另一个抓手 (17)前言在半导体制程工艺中,有很多不同名称的用于移除多余材料的工艺,如“清洗”、“刻蚀”等。
如果说“清洗”工艺是把整张晶圆上多余的不纯物去除掉,“刻蚀”工艺则是在光刻胶的帮助下有选择性地移除不需要的材料,从而创建所需的微细图案。
半导体“刻蚀”工艺所采用的气体和设备,在其他类似工艺中也很常见。
1.光“堆叠”可不行在半导体前端工艺第三篇中,我们了解了如何制作“饼干模具”。
本期,我们就来讲讲如何采用这个“饼干模具”印出我们想要的“饼干”。
这一步骤的重点,在于如何移除不需要的材料,即“亥IJ蚀(EtChing)工艺”。
饼干剖面图普力胱刻胶采用特殊溶液移除去除挖出的饼干屑添加巧克力糖浆清理多余的巧克力糖浆不受光刻胶保护的部分图1移除饼干中间部分,再倒入巧克力糖浆让我们再来回想一下上一篇内容中制作饼干的过程。
如果想在“幸福之翼”造型饼干中加一层巧克力夹心,要怎么做呢?最简单的方法就是把饼干中间部分挖出来,再倒入巧克力糖浆。
半导体图案化工艺流程之:刻蚀图案化工艺包括曝光(Exposure)、显影(Develope)、刻蚀(Etching)和离子注入等流程。
其中,刻蚀工艺是光刻(Photo)工艺的下一步,用于去除光刻胶(Photo Resist,PR)未覆盖的底部区域,仅留下所需的图案。
这一工艺流程旨在将掩模(Mask)图案固定到涂有光刻胶的晶圆上(曝光→显影)并将光刻胶图案转印回光刻胶下方膜层。
随着电路的关键尺寸(Critical Dimension, CD)小型化(2D视角),刻蚀工艺从湿法刻蚀转为干法刻蚀,因此所需的设备和工艺更加复杂。
由于积极采用3D单元堆叠方法,刻蚀工艺的核心性能指数出现波动,从而刻蚀工艺与光刻工艺成为半导体制造的重要工艺流程之一。
一、沉积和刻蚀技术的发展趋势在晶圆上形成“层(Layer)”的过程称为沉积(化学气相沉积(CVD)、原子层沉积(ALD)和物理气相沉积(PVD)),在所形成的“层”上绘制电路图案的过程称为曝光。
刻蚀是沉积和曝光工艺之后在晶圆上根据图案刻化的过程。
光刻工艺的作用类似于画一张草图,真正使晶圆发生明显变化的是沉积和刻蚀工艺。
自从半导体出现以来,刻蚀和沉积技术都有了显著发展。
而沉积技术最引人注目的创新是从沟槽法(Trench)转向堆叠法(Stack),这与20世纪90年代初装置容量从1兆位(Mb)DRAM发展成4兆位(Mb)DRAM相契合。
刻蚀技术的一个关键节点是在2010年代初,当时3D NAND闪存单元堆叠层数超过了24层。
随着堆叠层数增加到128层、256层和512层,刻蚀工艺已成为技术难度最大的工艺之一。
二、刻蚀方法的变化在2D(平面结构)半导体小型化和3D(空间结构)半导体堆叠技术的发展过程中,刻蚀工艺也在不断发展变化。
在20世纪70年代,2D半导体为主流,电路关键尺寸(CD)从100微米(㎛)迅速下降到10微米(㎛),甚至更低。
在此期间,半导体制造流程中的大部分重点工艺技术已经成熟,同时刻蚀技术已经从湿法刻蚀过渡到干法刻蚀。