第7章刻蚀工艺资料.pptVIP

回顾;真空度的单位;真空区域的划分;真空泵的分类;真空的获得;真空的测量;刻蚀工艺;刻蚀工艺;就是通过物理和/或化学方法将下层材料中没有被上 层掩蔽膜材料掩蔽的部分去掉， 从而在下层材料上 获得与掩蔽膜图形完全对应的图形。;2、刻蚀工艺的分类;实际刻蚀剖面;;a. 横向刻蚀速度 RL b. 纵向刻蚀速度 RV;? 选择性和方向性通常是最为关心的问题。 ? 化学过程；物理过程。;膜层厚度的不均匀+刻蚀速率的不均匀→图形转移尺寸的不均匀;(1) 获得满意的剖面（倾斜或垂直） (2) 钻刻最小 (3) 选择比大 (4) 刻蚀均匀性好，重复性高 (5) 对表面和电路的损伤最小 (6) 清洁、经济、安全。;二、湿法刻蚀;a. 刻蚀溶液的种类 b. 溶液的浓度 c. 反应温度 d. 搅拌;各相同性的，钻蚀严重，对图形的控制性较差。 安全性、洁净性差。;(1) SiO2的刻蚀;I. 硝酸将表面的硅氧化成SiO2 ; II.氢氟酸将生成的SiO2除去;a. 可采用SiO2作掩蔽膜, 在180℃磷酸溶液中进行刻蚀。;(4) 铝的刻蚀;??? 随着特征尺寸的下降，湿法工艺不能满足要求，寻求新的工艺----?等离子体干法刻蚀，在1969引入半导体加工，在70年代开始广泛应用。;三、干法刻蚀;干法刻蚀;2、物理性刻蚀;3、化学性刻蚀;a. 主要依靠化学反应进行刻蚀，选择性好； b. 离子的能量很小，各向异性差； c. 对基底的损伤小； d. 刻蚀速度低。;以CF4为刻蚀气体刻蚀Si 为例;4、物理化学性刻蚀;a. 将被刻蚀材料表面的原子键破坏； b. 将再淀积于被刻蚀表面的产物或聚合物打掉,使被刻蚀 表面能再与刻蚀气体接触；;? RIE中的物理损 伤和杂质驱进。 ? 在含碳的RIE刻 蚀后，顶部30埃 由于过量浓度的 Si-C键引起严重 损伤，损伤和H 的穿透可达300 埃深。 ? H的穿透可以降 低衬底掺杂的活 性。;? 自偏压Vp是正值，以使电 子和离子流量相等。 ? 对于高压等离子体刻蚀机 结构： 上下极板面积相等， 虽然仍有离子轰击极板，但 此时能量很小，化学反应和 各向同性刻蚀为主。;(5) 反应离子刻蚀机RIE;(6) RIE的不足：;(7) 高密度低压等离子体(HDP)刻蚀机;(8) HDP的优缺点;(9) 刻蚀方法的比较;干法刻蚀的应用 一个成功的干法刻蚀要求： 1. 对不需要刻蚀的材料（主要是光刻胶和下层材料）的高选择比； 2．获得可接受的产能的刻蚀速率； 3．好的侧壁剖面控制； 4．好的片内均匀性； 5．低的器件损伤； 6. 宽的工艺制造窗口。;1．介质的干法刻蚀 氧化物 刻蚀氧化物通常是为了制作接触孔和通孔。氧化物等离子体刻蚀工艺通常采用氟碳化合物化学气体。加入缓冲气体用于稀释刻蚀气体的浓度可以增加刻蚀的均匀性。;2．氮化硅 在硅片制造过程中用到两种基本的氮化硅。一种是在700~800℃下用LPCVD淀积的，另一种是在低于350℃下用PECVD淀积的。后一种氮化硅膜的刻蚀速率较快。刻蚀氮化硅常用的主要气体是CF4。;3．多晶硅栅刻蚀 在MOS器件中，掺杂的LPCVD多晶硅是用作栅极的导电材料。掺杂多晶硅线宽决定了有源器件的栅长，并会影响晶体管的性能（见图12.17）。多晶硅栅的刻蚀工艺必须对下层栅氧化层有高的选择比并具有非常好的均匀性和重复性。同时也要求高度的各向异性，因为多晶硅栅在源/漏的注入过程中起阻挡层的作用。倾斜的侧壁会引起多晶硅栅结构下面部分的掺杂;; 刻蚀多晶硅（或硅）通常是一个三步工艺过程： 1）预刻蚀，用于去除自然氧化层、硬的掩蔽层和表面污染物来获得均匀的刻蚀； 2）接下来是刻至终点的主刻蚀。这一步用来刻蚀掉大部分的多晶硅膜，并不损伤栅氧化层和获得理想的各向异性的侧壁剖面；; 3）最后是过刻蚀，用于去除刻蚀残留物和剩余多晶硅，并保证对栅氧化层的高选择比。 多晶硅刻蚀气体传统上是氟基气体，在刻蚀硅的过程中氟原子起作用。采用氯或溴化学气体可以产生各向异性刻蚀和对氧化硅有好的选择比。 ; 用Cl2等离子体对多晶硅进行刻蚀， Cl2与多晶硅的反应方程式如下所示： Cl2 →2Cl Si+2Cl →SiCl2 SiCl2 +2Cl →SiCl4 SiCl2会形成一层聚合物保护膜，反应方程式如下： n SiCl2 → n(SiCl2);4．单晶硅的刻蚀 单晶硅刻蚀主要用于制作沟槽，如器