第八章+刻蚀法图形转移技术.pdfVIP

第八章 刻蚀法图形转移技术 1 主要内容 1. 简介 2. 化学湿法腐蚀 3. 干法刻蚀之一：反应离子刻蚀 4. 干法刻蚀之二：反应离子深刻蚀 5. 干法刻蚀之三：等离子体刻蚀 6. 干法刻蚀之四：离子溅射刻蚀 7. 干法刻蚀之五：反应气体刻蚀 8. 干法刻蚀之六：其它物理刻蚀 2 （一）简介 刻蚀方法包括化学湿法腐蚀、等离子体干法腐蚀和其它腐蚀。 掩模的抗刻蚀比 无论何种刻蚀方法，主要有两个刻蚀参数 刻蚀的方向性 对刻蚀法图形转移技术的最基本的要求：能够将光刻胶掩模图形忠实地转移到 衬底材料中，并具有一定的深度与剖面形状。 3 4 （二）化学湿法腐蚀 ☆化学湿法刻蚀技术：泛指所用应用化学腐蚀液体的腐蚀方法。 显著特点：各向同性腐蚀，图形横向与纵向的腐蚀速率相同。但是某些腐蚀液对硅 的不同晶面有不同的腐蚀速率，会形成各向异性腐蚀。 应用：各向同性腐蚀图形不可能有很高的图形分辨率，主要应用硅的表面清洗工艺， 而不是一种图形转移技术。凡需高分辨率的图形转移的工艺过程均以干法刻蚀为主。 应用热点：主要在微机电系统与微流体器件制造领域，由于这些机构尺寸比集成电 路结构尺寸大得多，化学湿法刻蚀能够满足要求，且成本大大低于干法刻蚀。 主要腐蚀材料：硅和二氧化硅是微机械和微流体系使用最广泛的材料，也是半导体 工业的基础材料，各种化学湿法主要以腐蚀这两种材料为主。 5 硅的各向异性腐蚀  沿任意两个晶格点的连线的方向称为晶向，垂直于晶向矢量的彼此平行的 平面为晶面。晶面指数以[hkl]来表示，晶面指数以（hkl)表示。某一 [hkl]晶向代表垂直于某一(hkl)晶面的法向矢量。  某些碱类化学腐蚀液对硅的腐蚀与硅的晶面原子排列情况有关，因此不同 晶面方向的腐蚀速率有相当大的差异。以常见的（100）、（110）和 （111）晶面为例，它们在氢氧化钾（KOH）中的腐蚀速率之比为： （110）：（100）：（111）= 400:200:1。由于晶面的夹角不同，这种 依赖于晶面的腐蚀速率差异将会造成不同的腐蚀剖面结构。  以[100]晶向的硅为例，从[100]方向腐蚀所得到的剖面不是垂直的，而是 成54.74°，这是因为[111]晶向与[100]晶向夹角为54.74°，[111]方向 的腐蚀速率远远低于[100]方向高。 6 单晶硅的三个晶格取向与晶面原子分布 7 硅[100]晶向的各向异性腐蚀剖面 8 Why 54.7? (001) plane normal vector = [001] (111) pla