干法和湿法腐蚀讲稿概要.ppt

腐蚀的定义 腐蚀工艺就是从表面除去材料 化学，物理，结合三种作用 选择性的或整体腐蚀 选择性腐蚀将IC设计的图象通过光刻胶转移到硅片表面层上去 栅掩膜的对准 栅掩膜的曝光 显影、后烘、检查 腐蚀多晶 腐蚀多晶（续） 去胶 工艺流程 腐蚀的术语 ? 腐蚀速率 ? 选择比 ? 腐蚀均匀性 ? 腐蚀剖面 ? 湿法腐蚀 ? 干法腐蚀 ? 反应离子腐蚀（RIE） 终点 腐蚀速率 腐蚀速率用这种材料从硅片表面被腐蚀有多快来衡量 腐蚀速率 腐蚀均匀性 腐蚀均匀性用片内和片间的工艺可重复性来衡量 厚度测量测的是不同点的腐蚀之前和腐蚀之后 越多的测量电,越高的准确性 通常使用的是标准偏差定义 不同的定义给出不同的结果 标准偏差的非均匀性 N 个点的测量 最大-最小的均匀性 腐蚀的不均匀性可以通过下面的等式（叫做最大－最小均匀性）来计算 选择比 选择比是不同材料的腐蚀速率之比 在图形腐蚀方面很重要 选择比是对下层薄膜和对光刻胶 选择比 选择比 Etch Profiles Etch Profiles 负载效应: macro loading 硅片上较大的曝露区域和较小的曝露区域的腐蚀速率是不同的 主要影响批腐蚀的工艺 在单片工艺上有较小的影响 负载效应: micro loading 较小的孔腐蚀速率相对于较大的孔的腐蚀速率来说比较低 腐蚀物质比较难通过较小的孔 腐蚀的副产物更难扩散出来 较低的气体压力能使这个效应最小化 越大的平均自由程，对腐蚀物质要到达薄膜表面以及腐蚀的副产物要出来就越容易 Micro loading Profile Micro Loading 过腐蚀 薄膜的厚度和腐蚀速率都是不同的 过腐蚀：除去这些残留的薄膜 要被腐蚀的薄膜和下层的选择比 RIE（反应离子腐蚀）使用光学的终点来达到从主腐蚀到过腐蚀的转换 开始腐蚀工艺 主腐蚀的终点 过腐蚀之后 残留物 不希望的残留物 原因 – 过腐蚀不够充分 – 腐蚀副产物不挥发 过腐蚀不充分 表面上不挥发的副产物 残留物 适当的过腐蚀 不挥发的残留物的清除 – 足够的离子轰击来清除 – 适当的化学腐蚀来除去 氧气等离子体去胶: 有机残留物 湿法化学清洗: 无机残留物 湿法腐蚀 湿法腐蚀 化学的解决方法来溶解硅片表面上的物质 副产物是气体，液体或可溶在腐蚀溶液中的物质 三个基本步骤：腐蚀，漂洗，甩干 基本的湿法腐蚀步骤 湿法腐蚀 纯粹的化学过程，各向同性的剖面 广泛使用在特征尺寸大于3um的IC产业中 仍就使用在先进的IC厂里 – 硅片清洗 – 整个薄膜的剥离 湿法腐蚀的剖面 不能使用在特征尺寸小于3um的工艺上 被等离子体腐蚀所代替 湿法腐蚀的应用 湿法腐蚀不能使用在CD3um的腐蚀中 高选择比 湿法腐蚀广泛用在薄膜剥离工艺中,例如SiN的剥离和Ti的剥离等. 也广泛使用在CVD薄膜质量控制中(BOE) 测试硅片的剥离，清洗，重新使用 二氧化硅的湿法腐蚀 HF酸溶液 通常在缓冲溶液中稀释或者用去离子水来减小腐蚀速率 SiO2 + 6HF → H2SiF6 + 2H2O 广泛使用在CVD薄膜质量控制中 BOE: Buffered oxide etch WERR: wet etch rate ratio Wide Glass Contact 湿法腐蚀硅和多晶硅 硅腐蚀通常使用HNO3和HF的混合液 HNO3 氧化硅，同时HF剥离二氧化硅 去离子水或者乙酸能用来稀释腐蚀溶液，以及减小腐蚀速率 Si + 2HNO3 + 6HF → H2SiF6 + 2HNO2 + 2H2O 氮化硅的湿法腐蚀 热磷酸溶液(150 to 200 °C) 对二氧化硅有高选择比 使用在LOCOS和STI的SiN剥离中 Si3N4 + 4 H3PO4→ Si3(PO4)4 + 4NH3 铝的湿法腐蚀 加热溶液 (42 to 45℃) 例: 80%磷酸, 5%乙酸, 5%硝酸,和10 %水 硝酸氧化铝，同时磷酸剥离铝的氧化物 乙酸减缓硝酸的氧化 影响湿法腐蚀速率的因素 温度 化学试剂的浓度 要被腐蚀薄膜的成分 湿法的化学危害性 HF 、H3PO3 、HNO4 腐蚀性的 氧化剂  湿法的化学危害性 HF 当接触时不能去触摸 剧烈疼痛 在IC生产线上要像HF酸一样对待所有不明液体 湿法腐蚀的优点 高选择比 相对来说不是很贵的设备 批处理系统, 高产能 湿法腐蚀的缺点 各向同性的剖面 不能用在图形的特征尺寸小于3um中 高化学性的使用 化学危害性 – 对液体来说直接曝露 – 对气体（烟）直接和间接曝露 – 爆炸的潜在性 等离子体腐蚀 介绍 气体进，气体出 等离子体产生自由基团和正离子轰击 RIE