POLYSIN-腐蚀工艺培训update课件

POLY/SIN

腐蚀工艺简介POLY/SIN

腐蚀工艺简介WHATISETCH？什么是腐蚀？腐蚀就是通过一定的方法（化学药液，特气等）把光刻曝光显影后形成的图形转移到硅片上，从而形成管芯的各种结构和图形。

WHATISETCH？什么是腐蚀？ETCHBASEPARAMETER腐蚀速率（ETCHRATE）=单位时间内同种衬底损失掉的厚度；

E/R=（A-B）/ETCHTIMEABETCHBASEPARAMETER腐蚀速率（ETCHETCHBASEPARAMETER腐蚀速率的均匀性（UNIF）=在同一硅片不同位置的腐蚀速率的差异；UNIF=[MAXE/R（1，5）—MINE/R（1，5）]/2AVGE/R（1，5）

12345ETCHBASEPARAMETER腐蚀速率的均匀性（UNETCHBASEPARAMETER选择比（SELECITY）=在同样腐蚀条件下，不同材料的腐蚀速率的比值。SELA/B=（E/RA）/（E/RB）选择比反映腐蚀过程中对另一种材料（光刻胶或衬底）的影响。材料A材料BETCHBASEPARAMETER选择比（SELECITETCHBASEPARAMETER形貌（PROFILE）=反映腐蚀后硅片表面的地貌特征；负载效应=反映不同光刻图形（即PR/ETCHRATIO）对腐蚀速率，形貌等的影响。条宽损失（CDLOSS）=腐蚀对图形条宽的影响。

CDLOSS=FINALCD—PHOTOCDETCHBASEPARAMETER形貌（PROFILE）ETCHBASEPARAMETER各向同性腐蚀=腐蚀速率在纵向和横向上均一样的腐蚀；如湿法腐蚀就是各向同性腐蚀。衬底PR腐蚀后ETCHBASEPARAMETER各向同性腐蚀=腐蚀速率ETCHBASEPARAMETER各向异性腐蚀=腐蚀速率在纵向和横向上不一样的腐蚀，一般纵向速率远大于横向速率；如大部分干法腐蚀就是各向异性腐蚀。衬底PR腐蚀后ETCHBASEPARAMETER各向异性腐蚀=腐蚀速率PROFILEPROFILEEtchrateMicroloadingor

AspectRatioDependencyEtchrateMicroloadingor

AspecProfileMicroloadingProfileMicroloading0.5m0.5m1m1mProfileMicroloading0.5m0.5m1m1mProfileMicroPOLYSILICON通常可掺硼，砷，磷等传导材料，阻抗可通过掺杂程度来调整耐高温在MOSdevice中可做栅极，电阻，电容或连线等POLYSILICON通常可掺硼，砷，磷等POLYetchrequirementEtchrates

Selectivities(tomaskandsubstrate)

Uniformities(withinwafer,wafer-to-wafer)

CDbias

Featureprofiles

LoadingeffectsParticles

POLYetchrequirementEtchratePolyetch(dryetch)Equipment:P5kdpsPolyetch(dryetch)Equipment:P5KCHAMBERgaspumpwafercathodeP5KCHAMBERgaspumpwafercathodeIonizationeeeeeIonizationeeeeeIonizationeIonizationeIonizationeIonizationeIonizationeeIonizationeeIonizationeeeeIonizationeeeeIonizationeeeeeeeeIonizationeeeeeeeePsourcewaferinductivesourcedefinesiondensitycapacitiverfbiasdefinesionenergyPbias~~TheDPSChamberPrinciplePsourcewaferinductivesourcedeplainPOLY腐蚀主要工艺步骤STEP1:BT(BreakThrough)CF4主要用于STEP1，以去除POLY表面的一层自然氧化层。plainPOLY腐蚀主要工艺步骤STEP1:BT(BreplainPOLY腐蚀主要工艺步骤STEP2:ME(MainEtch)一般来说，POLY-Si刻蚀主要采用CL2和HBr，其中CL2是主要反应气体，HBr是第二反应物。HBr不但与Si发生反应，生成不易挥发的SiBrx，淀积在POLY-SI的侧壁，有效屏蔽横向腐蚀，它还能与光刻胶反应，生成聚合物，保护光刻胶，提高多晶硅对光刻胶的选择比。CL原子与SI发生化学反应生成可挥发的SiCLx化合物，其反应方程式为：

Si+XCL→SiCLxSi+XBr→SiBrxplainPOLY腐蚀主要工艺步骤STEP2:ME(MaiplainPOLY腐蚀主要工艺步骤POLY工艺mainetchtime通常采用终点控制，常用探测波长有4705（cl*)，2880(si*)4705在曲线上升沿终止工艺2880在曲线下降沿终止工艺plainPOLY腐蚀主要工艺步骤POLY工艺maineSinglePOLY腐蚀主要工艺步骤STEP3:OE(OverEtch)

将POLY完全腐蚀干净，此步腐蚀工艺中加入He-O2的混合气体，能有效提高POLY对SiO2的选择比SinglePOLY腐蚀主要工艺步骤STEP3:OE(OvPROFILEDENSEOPENPROFILEDENSEOPEN工艺能力（DPS为例）WSIME

ChamberAChamberBE/RUnif（%）E/RUnif(%)WSI3154.903.013107.843.14POLY2519.252.322567.212.30PR2332.452.532178.342.31SELWSI/POLY1.251.21SELWSI/PR1.351.43工艺能力（DPS为例）WSIME

ChamberAChaPROFILEDENSEOPENPROFILEDENSEOPEN在线监测手段*残氧测量*显微镜检查*KLA监测在线监测手段*残氧测量注：残氧的测量是采用椭偏光测量方法。这种方法是利用椭圆偏振光照射到被样品表面，观测反射偏振状态的改变，从而能测定样品固有光学参数（折射率和消光系数）或者样品上膜层的厚度。注：Poly残留图例

暗场下异常图片POLY在暗场下通常是有颜色的粗糙点状物，颜色根据膜厚不同而有所不同

暗场下正常图片当POLY刻蚀干净时在暗场下应为平滑的黑色Poly残留图例暗场下异Poly残留图例

明场下异常图片表面较粗糙

明场下正常图片表面平滑

Poly残留图例明场下异常图片Poly残留图例

暗场下局部点状残留与POLYMER相类似，需在明场下进一步确认

明场下局部点状残留在高倍镜下为亮点，而POLYMER在明场下通常为黑色Poly残留图例暗场下局部点SIN刻蚀CMOS工艺最常用的隔离技术就是LOCOS（硅的选择氧化）工艺，以氮化硅为掩膜实现了硅的选择氧化，在这种工艺中，除了形成有源晶体管的区域以外，在其它所有重掺杂硅区上均生长一层厚的氧化层，称为隔离或场氧化层。在SIN腐蚀工艺中，场区上的SIN全部被腐蚀，只留下有源区上的SIN。在长完场氧后，有源区上的SIN被全部剥掉。SIN刻蚀CMOS工艺最常用的隔离技术就是LOCOS（硅的选SINETCHEquipmentENP5K01(mxp):主要刻蚀气体：SF6ENP5K02(mxp+)：主要刻蚀气体：CHF3，CF4，O2，AR，CH3F（可提高对SIO2的选择比）SINETCHEquipment反应式CF4C