半导体制造工艺教案8刻蚀

课题序号 2授课课时 8授课章节名 称使用教具

授课班级授课形式主题8、刻 蚀多媒体

0751、2讲授1、了解刻蚀工艺2、把握干法刻蚀的应用教学目的3、了解干法刻蚀的质量把握干法刻蚀的应用教学重点教学难点更、补充、删节内容课外作业教学后记

干法刻蚀的质量把握授课主要内容或板书设计第8章刻 蚀引言刻蚀工艺干法刻蚀的应用干法刻蚀的质量把握导入授

主要教学内容及步骤〔Etching〕〔厚度约在数百到数十纳米〕移掩膜图形到薄膜上面的目的，如以以下图。刻蚀图形转移示意图湿法刻蚀是利用适宜的化学试剂将未被光刻胶保护的晶圆局局部解，然后形成可溶性的化合物以到达去除的目的。干法刻蚀是利用辉光(GlowDischarge)的方法产生带电离子以及具有高刻图形转移到晶圆上。刻蚀的要求图形转换的保真度高选择比均匀性刻蚀的清洁刻蚀工艺湿法刻蚀蚀技术。湿法刻蚀又称湿化学腐蚀，其腐蚀过程与一般化学反响相像。由不发生腐蚀或腐蚀速率很慢。刻蚀不同材料所选取的腐蚀液是不同的。1)湿法刻蚀的反响生成物必需是气体或能溶于刻蚀剂的物质，否则会造成反响生成物沉淀，从而影响刻蚀正常进展。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，而且也在侧向进展腐蚀。湿法刻蚀过程伴有放热和放气过程。反响物集中到被刻蚀材料的外表。反响物与被刻蚀材料反响。反响后的产物离开刻蚀外表集中到溶液中，随溶液被排解。干法刻蚀中，不涉及溶液，所以称为干法刻蚀。物理刻蚀是利用辉光放电将气体(比方氩气)解离成带正电的离子，再利质的原子轰击出去。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，将反响气体解离，然后借助离子与薄膜之间的化学反响，把暴露在等离子体中的薄膜，反响生成挥发性的物质而被真空系统抽离。等离子体的概念等离子体的产生方式放电。射线辐照法射线辐照法是利用各种射线或粒子束辐照而产生等离子体。两种刻蚀方法的比较但刻蚀时是各向同性腐蚀，也就是说，除了在纵向进展腐蚀以外，在横向上也会有腐蚀，这样就造成图形转换时保真度较低，因此，湿法刻蚀不能满足超大规模集成电路制造的要求。干法刻蚀与湿法刻蚀效果的比较干法刻蚀的应用介质膜的刻蚀集成电路工艺中所广泛用到的介质膜主要是SiO2膜及Si3N4膜。二氧化硅的干法刻蚀HWP构造图等离子体集中腔外围磁场氧的作用在CF4中参与氧后，氧会和CF4反响释放出F原子，因而增加F原子的含量，则增加了SiSiO2的刻蚀速率，并消耗掉局部C，使得等离子体中碳与氟的比例下降。氢的作用反响气体在目前的半导体刻蚀制备中，大多数的干法刻蚀都承受CHF3与氯气所混合的等离子体来进展SiO2的刻蚀。2.氮化硅(Si3N4)的干法刻蚀圆筒形构造示意图多晶硅膜的刻蚀MOS器件中，栅极局部起着核心的作用，因此栅极的宽度需要严格把握MOSMOS器件的特性息息相关。因此，多晶硅的刻蚀必需严格地将掩膜上的图形转移到多晶硅薄膜上。此外，刻蚀后的轮廓也很重要，如栅极多晶硅刻蚀后侧壁有倾斜时，将会程度的不同而转变。同时，刻蚀时要求SiSiO2的选择性要高，假设多晶硅掩盖在很薄〔小于20nm〕的栅极氧化层上，假设氧化层被穿透，氧化层下面的源—漏极间的Si将很快被刻蚀。因此，假设承受CF4、CF6等氟离成损坏。干法刻蚀的应用不均匀。金属的干法刻蚀的导电性能良好，价格低廉，而且铝膜的淀积和刻蚀都比较便利，所以铝的集成度和工艺的进一步提高，承受金属铝作为电极引线也遇到了困难。“尖刺”的现象，导致铝引线与MOS管接触不好。此外，当铝线线条宽度设计得格外细小时，由于“电迁移”现象，引发铝原子的移动，使得铝⁃硅⁃铜合金来代替金属铝。但是，铝还是目前集成电路和半导体器件中主流的导电引线。铝的刻蚀铝合金的刻蚀将晶圆以大量的去离子水清洗。刻蚀之后，晶圆还在真空中时以氧气等离子体将掩膜去除并在铝合金外表形成氧化层来保护铝合金。CF4CHF3，将残留的氯置换成氟，形成AlF3,或在铝合金外表形成一层聚合物来隔离铝合金与氯的接触。钨的回蚀铜的腐蚀光刻胶的去除晶圆外表薄膜材料腐蚀完毕，必需将光刻胶去除掉，这一工序称为去胶。常用的去胶方法有溶剂去胶、氧化去胶和等离子体去胶。下面分别加以阐述。溶剂去胶氧化去胶等离子体去胶等离子体去胶设备示意图系统真空度要到达3×12-2Torr(1Torr=133.322Pa)，然后通入氧气，并用针型阀门调整流量。11~12MHz150~200W。通入氧气的流量干法刻蚀的质量把握光学放射频谱分析光学放射原理光学放射频谱分析激光干推想量激光干推想量图形激光束要聚焦在晶圆的被刻蚀区，且该区域的面积应足够大。必需对准在该区域上，因而增加了设备镜片的设计难度。被激光照耀的区域温度上升而影响刻蚀速率，造成刻蚀速率与不受激光照耀区域的不同。假设被刻蚀的外表