集成电路制造技术——原理与工艺（第3版）课件 第10章 刻蚀技术.pptx

集成电路制造技术集成电路制造技术JI CHENG DIAN LU ZHI ZAO JI SHU ——原理与工艺 刻蚀技术刻蚀技术集成电路制造技术JI CHENG DIAN LU ZHI ZAO JI SHU 概述刻蚀技术(etching technique)是在半导体工艺，按照掩模图形或设计要求对半导体衬底表面或表面覆盖薄膜进行选择性腐蚀或剥离的技术。 刻蚀技术包含了所有将材质表面均匀移除或是有选择性地部分去除的技术，可大体分为湿法刻蚀（Wet Etching）干法刻蚀（Dry Etching） 保真度（Profile） 选择比（Selectivity） 均匀性（Uniformity） 清洁性 概述ULSI对图形转移要求： 保真度(a)槽(b)槽(c)线条掩膜被刻蚀材料衬底材料刻蚀后图形的常见情况保真度即各向异性程度，用A表示：各向同性腐蚀A=0；各向异性腐蚀A=1保真度：0A1Vl----侧向腐蚀速度Vv—纵向腐蚀速度一般 VvVl0 概述 概述均匀性 均匀性假设要腐蚀薄膜平均厚度为h，硅片上各处厚度变化因子0≤δ≤1设腐蚀平均速度为V，腐蚀速率变化因子0＜ξ＜1 最大腐蚀时间 tmax；最小腐蚀时间 tmin优化设定刻蚀时间，防止出现过腐蚀，未腐蚀现象 概述 一、 概述2.2离子注入相关理论基础1. 核碰撞四级标题字体：正文中文：思源黑体 CN Medium思源黑体 CN Normal 英文： Times New RomanCambria Math 基础字号：28 色调：一级标题二级标题三级标题请老师确认模板中使用的元素是否符合需求可用使用四级标题备注：封面为了效果更突出，用了思源宋体，如果不需要可以直接更换为思源黑体即可 集成电路制造技术集成电路制造技术JI CHENG DIAN LU ZHI ZAO JI SHU ——原理与工艺 湿法刻蚀湿法刻蚀第十章 刻蚀技术JI CHENG DIAN LU ZHI ZAO JI SHU 湿法刻蚀 湿法腐蚀是化学腐蚀，晶片放在腐蚀液中（或喷淋），通过化学反应去除窗口薄膜，得到晶片表面的薄膜图形。反应物质扩散到被刻蚀薄膜的表面反应物与被刻蚀薄膜反应反应后的产物从刻蚀表面扩散到溶液中，并随溶液排出。湿法刻蚀大概可分为三个步骤： 硅的湿法刻蚀承载硅片的花篮湿法刻蚀设备 湿法腐蚀特点湿法腐蚀工艺简单，无需复杂设备保真度差，腐蚀为各向同性，A=0，图形分辨率低选择比高均匀性好清洁性较差 湿法刻蚀 湿法刻蚀参数参数说明控制难度浓度溶液浓度，溶液各成份的比例最难控制，因为槽内的溶液的浓度会随着反应的进行而变化时间硅片浸在湿法化学刻蚀槽中的时间相对容易温度湿法化学刻蚀槽的温度相对容易搅动溶液的搅动适当控制有一定难度批数为了减少颗粒并确保适当的浓度强度，一定批次后必须更换溶液相对容易 湿法刻蚀 1硅的湿法腐蚀各向同性腐蚀Si+HNO3+6HF → H2SiF6+HNO2+H2O+H2反应方程式如下：各向同性湿法腐蚀（搅拌）SiO2掩模各向同性湿法腐蚀（无搅拌）掩模形状与搅拌对各向同性腐蚀影响的横截面示意图注：对硅来说，这是一类可选择的腐蚀剂，对于玻璃，一般来说只有这一种湿法腐蚀类型 湿法刻蚀 硅的各向异性腐蚀技术各向异性(Anisotropy) 腐蚀液通常对单晶硅(111) 晶相与(100)晶相的腐蚀速率差别很大（1：400）；各向异性腐蚀Si+2KOH+H2O → K2SiO3+H2O(a)通过（100）晶面上窗口图形腐蚀(b)通过（110）晶面上窗口图形腐蚀硅的各向异性腐蚀 湿法刻蚀 无机腐蚀液：KOH, NaOH, LiOH, NH4OH等；有机腐蚀液：EPW、TMAH和联胺等。腐蚀液：氢氧化钾(KOH)系列溶液；EPW(E：乙二胺，P：邻苯二酚，W：水)系列溶液。常用体硅腐蚀液：各向异性腐蚀液 湿法刻蚀 2二氧化硅的湿法腐蚀影响刻蚀质量的因素主要有：黏附性 光刻胶与SiO2表面黏附良好，是保证刻蚀质量的重要条件二氧化硅的性质12二氧化硅中的杂质3刻蚀温度4刻蚀时间 59.2 湿法刻蚀 湿法刻蚀 3氮化硅的湿法腐蚀加热180℃的H3PO4溶液或沸腾HF刻蚀Si3N4刻蚀速率与Si3N4的生长方式有关4铝的湿法腐蚀10.2 湿法刻蚀 5铬的湿法腐蚀1. 酸性硫酸高铈刻蚀硫酸高铈易水解2. 碱性高锰酸钾刻蚀3. 酸性锌接触刻蚀 湿法刻蚀 一、 概述2.2离子注入相关理论基础1. 核碰撞四级标题字体：正文中文：思源黑体 CN Medium思源黑体 CN Normal 英文： Times New RomanCambria Math 基础字号：28 色调：一级标题二级标题三级标题请老师确认模板中使用的元素是否符合需