微电子工艺技术课后作业hw7solutions

布置时间缴交时间：不用缴-----------------布置时间缴交时间：不用缴----------------------------------------------------------------------------一、简答题1.[5%]写出晶圆湿法刻蚀工艺基本步骤2.[5%]晶圆湿法刻蚀的特点并写出影响晶圆湿法刻蚀的主。3.[5%]①最常用于湿法刻蚀二氧化硅的化学药品是什么？写出刻蚀二氧化硅的化学反应式②最常用于湿法刻蚀硅的化学药品是什么？写出刻蚀硅的化学反应式③最常用于湿法刻蚀氮化硅的化学药品是什么？写出刻蚀氮化硅的化学反应式④最常用于湿法刻蚀金属铝的化学药品是什么？写出刻蚀金属Al主要的化学反应式.[5%]钛金属硅化物中未反应的钛薄膜去除工艺使用湿法刻蚀的原理，并写出主要化学反应5.[5%]等离子刻蚀工艺原课：2152643-HWS7-高速电子撞击后将分解产生基②接 基扩散到边界层下的晶圆表③被晶圆表面 ⑤易挥发性副产品从晶圆表面脱附而双氧水和硫酸形成1：1混合液选择性刻蚀掉钛反应机制为双氧水将金属钛氧化形成TiO2，硫酸与TiO2反应形成可溶解的TiSO4。同时双氧水和硫酸和二氧化硅和硅化钛不反SiO24HFSiF4②HNO3和Si2HNO36HFH2SiF62HNO22H2O i3(PO4)42Al6HNO3Al2O33H2O6NO2Al2O32H3PO42AlPO43H2O湿法刻蚀特点③湿法腐蚀工艺简单，无需复杂设④均匀性⑤清洁性较影响湿法刻蚀的主 但是表面会出现膜层粗糙；溶度越低，刻蚀速率越慢，表面越好。②刻蚀时③反应温④溶液搅拌：适当的搅拌可以提高反应速率晶圆湿法刻蚀工艺基本步①容易反应物利用扩散，到达溶液和晶面的边界②反应物由边界层与晶面薄膜接③反应物与薄膜分子反应，产生气体或其它副产④膜层减薄或消逝，同时生成物进入边界7.[5%]为什么多晶硅栅刻蚀工艺中多晶硅对二氧化硅的选择性要高8.[10%]①写出集成电路中多晶硅干法刻蚀工艺的主要应用②集成电路工艺中多晶硅刻蚀的要③多晶硅刻蚀中影响器件性能和良品率的主要工艺参9.[5%]①多晶硅干法刻蚀的主要气体②多晶硅干法刻蚀主要步骤③每一个步骤所用到的气体及作④集成电路工艺中为什么不使用氟气体刻蚀多晶10.[5%]①单晶硅刻蚀工艺使用的主要气体及非等向刻蚀原理②写出单晶硅刻蚀中影响STI器件性能和良品率的主要工艺课：2152643-HWS7-①单晶硅刻蚀工艺使用的主要气体是HBr和O2HBr在等离子体中分解出Br元素 Si反应生成具有挥发性的四溴化硅。氧会氧化侧壁层的Si形成SiO2保护硅不受溴元素 ②(a)过大的STI的CD变化会 ①HBr/Cl2/O2混合气②三个步骤：突破过程、主刻蚀过程、过刻蚀过③(a)突破过程：突破过程利用高离子轰击移除10-埃原生氧化层薄膜，通常使用氟元素(b)主刻蚀过程使用Cl，移除指定区域内的多晶硅形低射频功率并减小Cl2气流，用HBr改善多晶硅对④氟元素也可以刻蚀多晶硅，但是由于氟元素刻蚀二氧化硅速率比Cl2①CMOS栅和局部互②集成电路工艺中多晶硅刻蚀的要求(a)严格CD控制：MOSFET应用中，栅宽控制非常(b)各向异性刻蚀SD多晶硅本身也要承受离子注入，如果Poly侧壁有倾斜，栅就没有足够(c)Poly积在薄氧上，刻蚀工艺对SiO2高选择比，否则SiO2层刻蚀完，Si衬底SD结很快就会被影响器件性能和良品率的主要关键工艺参数①多晶硅栅刻蚀的特征尺②由密集到稀疏区的刻蚀偏差③线宽粗糙度④多晶硅栅形状(主要是底蚀基的作用。这些原子容易和刻蚀剂的基阻挡机制，在等离子体刻蚀工艺中，离子轰击会溅镀一些光刻胶进入空洞中。当光刻胶淀积在侧壁时就阻挡看侧壁方向的刻蚀，淀积在底层的光刻胶会逐渐被等离子体轰击移除，所以使底的晶圆表面暴11.%]①SiO2干法刻蚀工艺示意的主要气体11.%]①SiO2干法刻蚀工艺示意的主要气体及刻蚀机理②接触孔刻蚀的典型刻蚀步骤，及各步骤使用的主要气体及使用该气体的目的1CF4等离子体刻蚀加入O2/2对刻蚀速率的影1210%]①总结图1F4等离子体刻蚀加入O2对刻蚀速率的影分析加入O2影响刻蚀速率的机理③在1310%]①总结图1F4等离子体刻蚀加入H2对刻蚀速率的影响分析加入H2影响刻蚀速率的机理③在课：2152643-HWS7-①影响：加入H2可以使SiO2:PR:PolySi的刻蚀速率比发生改变超过40%SiPR的刻蚀几乎停②机理：a)加入H2后，FH反应导致F原子浓度下降，因而等离子体中C的含量相对升高，刻蚀反应就会被生成高分子聚合物的反应代替，减少对Sib)CFx原子团与Si反应生成SiFt4，但是反应剩余的C原子被吸附在Si表面，妨碍后续反应。c)CFx原子团与SiO2反应生成CO，CO2COF2，所以刻蚀SiO2的反应速度下降不明显 ①影响：加入O2可以改变对SiSiO2的刻蚀速率，当加入10%O2可以获得最大的Si/SiO2的②机理：CF4电离成CFx原子团和F离子，F离子与SiO2反应，同时FCFx复合，这过程造成F离子浓度降低，刻蚀速率比较慢。当加入O2后，会电离成O离子，氧离子将与CFx反应生成CO，CO2以及少量COF2，造成CF4中等离子气体体内F相对于C的比例上升，可以加O2在超过20%以后，O2F原子的浓度，同时氧原子吸附在表面阻挡F原子加入，导③应用：a)进行接触孔刻蚀时可以提高对的刻蚀速度的影响，容易造成随机的接触开通问题。刻蚀通程中需要加入O2消除一定聚合物或者副产品，避免随机的接触开通问题。也可以避免对①刻蚀的主要学键，形成SIF4②接触孔刻蚀包含两个典型的主刻蚀步骤(a)第一步以低的氧化物和刻蚀停止层选择比为特主要为了CD控制,主要使用CF4作为刻蚀气体。(b)第二步通常含有重聚合物气体CxFy，增加对停止14.[5%]解释什么是湿法和干法14.[5%]解释什么是湿法和干法刻蚀。为何现代集成电路工艺普遍使用干法刻蚀15.[10%]①使用Al-Cu合金多层互连金属工艺中，主要的金属成分是什么②根据金属互连层的成分，如果需Al-Cu进行刻蚀，使用什么气体进行干法刻