集成电路工艺讲义

1、集成电路工艺讲义2022/9/141第1页，共24页，2022年，5月20日，1点36分，星期四目的：把经过曝光, 显影后的光刻胶微图形中下层材料的裸露部分去掉, 即在下层材料上重现与光刻胶相同的图形。2022/9/142第2页，共24页，2022年，5月20日，1点36分，星期四2 VLSI对图形转移的要求保真度选择比均匀性清洁度2022/9/143第3页，共24页，2022年，5月20日，1点36分，星期四dmdmdfdfdfdm保真度：A=|dfdm| / 2h 1A 0 2022/9/144第4页，共24页，2022年，5月20日，1点36分，星期四选择比：如SiO2的刻蚀中对光刻胶和

2、硅的腐蚀速率很低对SiO2的腐蚀速率很很高2022/9/145第5页，共24页，2022年，5月20日，1点36分，星期四均匀性平均厚度h，厚度变化因子，1 0，最厚处h*(1+ ),最薄处h*(1 )平均刻蚀速率V，速度变化因子，1 0，最大速度V*(1+ ),最小速度V*(1 )2022/9/146第6页，共24页，2022年，5月20日，1点36分，星期四刻蚀时间差TMTm= h*(1+ ) / V*(1- ) h*(1 ) / V*(1+ )粗细线条兼顾，折中洁净度防止沾污2022/9/147第7页，共24页，2022年，5月20日，1点36分，星期四3 刻蚀方法干法刻蚀:横向腐蚀小,

3、钻蚀小,无化学废液,分辨率高,细线条操作安全，简便；处理过程未引入污染：易于实现自动化，表面损伤小缺点:成本高,设备复杂2022/9/148第8页，共24页，2022年，5月20日，1点36分，星期四湿法刻蚀:操作简单,成本低廉,用时短湿法干法结合湿法去表层胶，干法去底胶2022/9/149第9页，共24页，2022年，5月20日，1点36分，星期四一.干法刻蚀原理基本原理：腐蚀剂气体与被腐蚀样品表面接触来实现腐蚀。2022/9/1410第10页，共24页，2022年，5月20日，1点36分，星期四反应腔加上射频电场，刻蚀气体放电产生等离子体，等离子体处于激发态，有很强的化学活性，撞击在硅片上

4、，发生反应，腐蚀硅化物。1.多晶硅、氧化硅、氮化硅，采用CF4刻蚀两类物质的腐蚀：2022/9/1411第11页，共24页，2022年，5月20日，1点36分，星期四CF4 CF3+F*CF3 CF2+F*CF2 CF+F*Si+4F* SiF4SiO2+4F* SiF4 +O2Si3N4+4F* 3SiF4 +2N22022/9/1412第12页，共24页，2022年，5月20日，1点36分，星期四2.铝及其合金-氯基CCl4,CHCl33.难熔金属氯基或氟基TaSiX+nFTaF5+SiF4TaSiX+nClTaCl5+SiCl44.光刻胶O22022/9/1413第13页，共24页，20

5、22年，5月20日，1点36分，星期四二. 常用材料的腐蚀剂2022/9/1414第14页，共24页，2022年，5月20日，1点36分，星期四三.影响刻蚀速度的条件气体压力气体流量射频功率温度负载效应腐蚀剂选择比2022/9/1415第15页，共24页，2022年，5月20日，1点36分，星期四刻铝中的问题铝表面的氧化铝难刻中间产物AlCl4,BCl3淀积在表面，阻止刻蚀2022/9/1416第16页，共24页，2022年，5月20日，1点36分，星期四四.湿法腐蚀湿法的刻蚀原理：湿法是接触型腐蚀，以HF酸腐蚀SiO2为例：SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2O此反应的产物是气态的

6、 SiF4和水,其反应速率R可用Arrhenius方程描述：R = R0exp(-Ea/kT)，其中R0是常数，Ea是反应的激活能，k是玻耳兹曼常数，T是温度。2022/9/1417第17页，共24页，2022年，5月20日，1点36分，星期四去胶等离子去除胶底膜紫外光分解去胶原理:光刻胶薄膜在强紫外光照射下, 分解为可挥发性气体（如CO2、H2O），被侧向空气带走。2022/9/1418第18页，共24页，2022年，5月20日，1点36分，星期四五.等离子刻蚀设备圆筒型平板型2022/9/1419第19页，共24页，2022年，5月20日，1点36分，星期四2022/9/1420第20页，共24页，2022年，5月20日，1点36分，星期四反应离子刻蚀结构示意图(硅片接地)2022/9/1421第21页，共24页，2022年，5月20日，1点36分，星期四反应离子刻蚀结构示意图2022/9/1422第22页，共24页，2022年，5月20日，1点36分，星期四双