[工学]硅集成电路 工艺第7章.ppt

第7章：图形刻蚀技术(Chapter 11) 问题： 常见的刻蚀对象：SiO2、Si3N4、Poly-Si、磷硅玻璃、铝或铝合金、衬底材料等 即：金属刻蚀、介质刻蚀、硅（半导体）刻蚀 对刻蚀的基本要求： 图形的高保真：横向腐蚀和各向异性腐蚀 刻蚀剖面： 选择比：光刻胶和不同材料的腐蚀速度 关键尺寸（CD）控制 均匀性：小线条和大硅片 清洁：残渣沾污 损伤： 7.1.湿法腐蚀：即，化学腐蚀(S11.1) 8.1.1 腐蚀液： SiO2： HF:NH4F:H2O=3毫升：6克：10毫升 （36°C） Al： H2PO4、70~80 °C、乙醇稀释 Si3N4：H2PO4、 H2PO4：HNO3=3：1 （ SiO2膜） HF （Cr膜） 其它 定向腐蚀(P265~263) 7.1.2 刻蚀中的质量问题： 图形畸变：曝光时间、显影时间、刻蚀速度 浮胶：粘附、前烘时间、曝光时间、 显影时间、刻蚀速度、腐蚀液 毛刺和钻蚀：清洁、显影时间、腐蚀液 针孔：膜厚不足、曝光不足、清洁、掩膜版 小岛：曝光、清洁、湿法显影、掩膜版 湿法腐蚀工艺的特点：速度快，成本底，精度不高。 7.2. 干法腐蚀：即，等离子刻蚀 Section 11.3 （重点阅读） 7.2.1. 原理和特点： 是一种物理-化学刻蚀； 是一种选择性很强的刻蚀 在低压中进行，污染小 与去胶工艺同时进行 表面损伤 置入等离子场中的分子因等离子能量的激励生成了性的 游离基分子、原子，以这些活性游离基分子、原子引起 的化学反应，形成挥发性产物，而使被蚀物剥离去掉。 活性游离基分子、原子不受电场影响，因而各向同性。 F基刻蚀原理：（SiO2为例） CF4 2F+CF2 （游离基） SiO2+4F SiF4+2O SiO2+2CF2 SiF4+2CO Cl基… 氧的作用：加快 氢的作用：减慢 高分子生成：刻蚀速度、选择性 反应气体：CF4、CHF3、CF6 Section 11.3 （重点阅读） 反应离子刻蚀（RIE） Reactive Ion Etch与前面的等离子刻蚀相比，等离子体的激励增大，反应气体发生了电子从原子脱离出去的正离子化，成为离子和游离基分子、原子混在一起的状态。先是游离基分子、原子被吸附在待蚀物上产生反应产物，离子在电场中加速并向基片垂直轰击，加快反应产物的脱离，且在待蚀物上形成损伤—吸附活性点，加快底部刻蚀速率，实现各向异性刻蚀。 工艺控制 RF功率测量与控制 真空测量与控制 等离子场测量与控制 温度测量与控制 刻蚀终点—诊断和控制技术（简述） 终点监视仪—等离子体发射光谱（0ES） 残余气体分析（RGA）/质谱分析 射频和偏置电压也可以终点检测信号 检测 损伤（11.7阅读） 习题：列出5点以上干法刻蚀的优点和3点以上的工艺注意事项。 牺牲层缕空刻蚀 热隔离是阵列设计的关键 2 阵列版图的设计 1 热隔离结构的设计与分析 改变dc偏压 DC偏压大时刻蚀效果要好，刻蚀速率几乎不变 改变等离子体刻蚀速率的线性部分 等离子体刻蚀速率的线性系数与刻蚀速率成线性 改变刻蚀腔压强时的刻蚀剖面 改变刻蚀腔压强对离子的能量－角度分布的影响 压强较小时，离子的方向性要好 各向异性刻蚀 Reactive +ions bombard surface Surface reactions of radicals + surface film Desorption of by-products Anisotropic etch Isotropic etch Sputtered surface material Chemical Etching Physical Etching Chemical Versus Physical Dry Plasma Etching 工艺条件对结果的影响 侧壁钝化提高各向异性 Plasma ions Resist Oxide Polymer formation Silicon 扫描单色光谱仪 Measure etch rate at 5 to 9 locations on each wafer, then calculate etch uniformity for each wafer and compare wafer-to-wafer. Randomly select 3 to 5 wafers