半导体工艺第八章.pdfVIP

8-1超大规模集成电路对图形转换有哪些要求？

答：

（1）图形转换的保真度高

在刻蚀时，通常在纵向刻蚀时，也会有横向（侧向）刻蚀，但这种横向刻蚀

在工艺中是不希望出现的。因此，在工艺中，就要严格控制这种侧向刻蚀，使之

越小越好。

（2）选择比

刻蚀时，光刻胶和衬底在刻蚀过程中不参与反应，也就是说不会被刻蚀。但

事实上，光刻胶与衬底，在整个刻蚀过程中，也会参与反应，也会被刻蚀掉部分。

这种现象是不希望出现的。因此，在刻蚀过程中，要求光刻胶和衬底的刻蚀速率

十分缓慢。

（3）均匀性

现在商业化生产的晶圆直径往往大于12英寸，而且刻蚀的是1mm的微细

≤

图形。这种大直径硅片上的薄膜厚度一旦不均匀，就会引起刻蚀速率的不均匀，

将直接导致图形转移的不均匀性。而且随着晶圆直径的增大，这种不均匀性就会

越来越明显。

（4）刻蚀的清洁

超大规模集成电路的图形非常精细，在刻蚀过程中，任何人为引入的污染，

既影响到图形转移的精度，又增加刻蚀后清洗的复杂性。

8-2湿法刻蚀有哪些特点？

答：

（1）湿法刻蚀的反应物必须是气体或能溶于刻蚀剂的物质，否则会造成反应物

沉淀，从而影响刻蚀正常进行。

（2）湿法刻蚀是各向异性的，刻蚀中腐蚀液不但浸入到纵向方向，而且也在侧

向进行腐蚀。这样腐蚀后得到的图形结构像一个倒八字形，而不是理想的垂直墙。

（3）湿法刻蚀过程伴有放热和放气过程。放热造成刻蚀局部温度升高，引起化

学反应速率增加，一旦温度剧烈增加，又反过来使刻蚀处于不受控制的恶性循环

中，使得刻蚀效果变差。

8-3分别阐述SiO和SiN膜的湿法刻蚀原理及刻蚀液配方。

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答：

（1）二氧化硅的湿法刻蚀

腐蚀液：氢氟酸和氟化氨的混合液

-4+-2+

原理：溶液中的F与二氧化硅中的Si络合成六氟硅酸根络离子（SiF)，它与H结合而生

6

成可溶性的六氟硅酸。

反应原理：

SiO+6HFH[SiF]+2HO

2262

（2）氮化硅的湿法刻蚀

•氢氟酸对氮化硅的腐蚀速度比二氧化硅慢得多，而磷酸则容易腐蚀氮化硅。

•所以常用热磷酸作为氮化硅的腐蚀剂。

•化学反应原理：

SiN+HPOSi(HPO)+NH

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8-4用湿法刻蚀二氧化硅时，为什么要添加NHF？

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答：因为用氢氟酸腐蚀二氧化硅时，反应过程较为剧烈，会影响刻蚀的均匀性，因此可以添

+

加NHF溶液作为缓冲剂，因为NHF在水中电离为F会使得刻蚀过程向相反的方向进行，

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从而减小刻蚀速率，以提高刻蚀的均匀性。所以氟化氨起缓冲的作用。

8-5阐述干法刻蚀的原理。

答：干法刻蚀是以等离子体来进行薄膜刻蚀的一种技术。在干法刻蚀过程中，不涉及溶液的

参与，所以称为干法刻蚀。

干法刻蚀可分为物理刻蚀和化学刻蚀。

物理刻蚀是利用辉光放电将气体（比如氩气）解离成带正电的离子，再利用偏压将带正电

的离子加速，轰击在被刻蚀薄膜的表面，从而将被刻蚀物质的院子轰击出去。

化学刻蚀又叫做等离子刻蚀，它与物理刻蚀完全不同，它是利用等离子体，将反应气体解

离，然后借助离子与薄膜之间的化学反应，把裸露在等离子体中的薄膜，反应生成挥发性的

物质而被真空系统抽离。

8-6干法刻蚀有哪几种刻蚀方法？各有何特点？

答：干法刻蚀有溅射刻蚀、化学刻蚀和反应离子刻蚀三种；

溅射刻蚀时一种纯物理轰击刻蚀，选择各向异性好，但选择性差；

化学刻蚀选择性好，但是是一种各向同性刻