图形刻蚀技术.pptx

第7章：图形刻蚀技术(Chapter 11)Wafer fabrication (front-end) Wafer startThin FilmsPolishUnpatterned waferDiffusionPhotoEtchCompleted waferTest/SortImplantPhotoresist maskPhotoresist maskProtected filmFilm to be etched(a) Photoresist-patterned substrate(b) Substrate after etch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Etch Bias、 Undercut 、 Slope and OveretchWbWaUndercutBiasResistResistOveretchFilmFilmSubstrateSubstrate(a)ErEfEfNitrideS = ErOxide选择比：SEf=被刻蚀材料的刻蚀速率Er=掩蔽层材料的刻蚀速率对刻蚀的基本要求：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。RF装置：Matching networkRF generatorGas dispersion screenMicrocontroller Operator InterfaceGas- flow controllerEndpoint signalWaferPressure controllerPressure signalGas panelElectrodesExhaustRoots pumpRoughingpumpProcess gasesF基刻蚀原理：（SiO2为例）CF4 2F+CF2 （游离基）SiO2+4F SiF4+2OSiO2+2CF2 SiF4+2COCl基… 等离子激发RF generatorAnode 1) Etchant gases enter chamberElectric fieldEtch process chamberGas deliveryBy-productsl 8) By-product removal 2) Dissociation of reactants by electric fields 3) Recombination of electrons with atoms creates plasmaExhaustl 4) Reactive +ions bombard surface 5) Adsorption of reactive ions on surface 6) Surface reactions of radicals and surface film 7) Desorption of by-productsAnisotropic etchIsotropic etchSubstrateCathode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、CF6See Table 11.3InGaAs刻蚀仿真刻蚀前结构PIN结构。10um厚的本征InP衬底，在衬底上生长3um厚的