第十章-刻蚀技术课件

第十章 刻蚀技术1第十章 刻蚀技术1刻蚀的目的刻蚀是用物理或化学方法有选择地从硅片表面去除不需要的材料的过程。两种基本刻蚀工艺：干法和湿法Photoresist maskFilm to be etched(a)Photoresist-patterned substrate(b)Substrate after etchPhotoresist maskProtected film2刻蚀的目的刻蚀是用物理或化学方法有选择地从硅片表面去除不需要刻蚀的主要指标刻蚀速率，通常用A/min来表示 负载效应TStart of etchEnd of etcht=elapsed time during etchT=change in thickness3刻蚀的主要指标刻蚀速率，通常用A/min来表示TStart刻蚀的主要指标刻蚀剖面：各向同性和各向异性两种Isotropic etch-etches in all directions at the same rateSubstrateFilmResistAnisotropic etch-etches in only one directionResistSubstrateFilm4刻蚀的主要指标刻蚀剖面：各向同性和各向异性两种Isotrop 刻蚀侧壁剖面 5 刻蚀侧壁剖面 5刻蚀的主要指标刻蚀偏差是指刻蚀以后线宽或关键尺寸间距的变化。通常由于横向刻蚀引起，但也可能由刻蚀剖面引起。刻蚀偏差=Wb-Wa(b)BiasSubstrateResistFilm(a)BiasResistFilmFilmSubstrateWbWa6刻蚀的主要指标刻蚀偏差是指刻蚀以后线宽或关键尺寸间距的变化。横向钻蚀UndercutSubstrateResistFilmOveretch7横向钻蚀UndercutSubstrateResistFil刻蚀的主要指标选择比是指在同一条件下一种材料与另一种材料相比刻蚀速率快多少。S=EfErEfNitrideOxideEr8刻蚀的主要指标选择比是指在同一条件下一种材料与另一种材料相比刻蚀的主要指标均匀性 深宽比相关刻蚀：刻蚀速率在小窗口图形中较慢，甚至在具有高深宽比的小尺寸图形上刻蚀停止。9刻蚀的主要指标均匀性9干法刻蚀（等离子体刻蚀过程）在半导体生产中，干法刻蚀是最主要的用来去除表面材料的刻蚀方法。8)By-product removal 1)Etchant gases enter chamberSubstrateEtch process chamber 2)Dissociation of reactants by electric fields 5)Adsorption of reactive ions on surface 4)Reactive+ions bombard surface 6)Surface reactions of radicals and surface filmExhaustGas deliveryRF generatorBy-products 3)Recombination of electrons with atoms creates plasma 7)Desorption of by-productsCathodeAnodeElectric fieldllAnisotropic etchIsotropic etch10干法刻蚀（等离子体刻蚀过程）在半导体生产中，干法刻蚀是最主干法刻蚀机理Reactive+ions bombard surfaceSurface reactions of radicals+surface filmDesorption of by-productsAnisotropic etchIsotropic etchSputtered surface materialChemical EtchingPhysical Etching11干法刻蚀机理Reactive+ions bombard s各种干法刻蚀方法的比较12各种干法刻蚀方法的比较12平板反应器平板反应器有两个大小和位置对称的平行金属板，一个硅片背面朝下放在接地的阴极上面，RF信号加在反应器的上电极。13平板反应器平板反应器有两个大小和位置对称的平行金属板，一个硅氟化胺14氟化胺141515硅的各向同性腐蚀对于半导体材料，湿法化学刻蚀通常是先进行氧化反应，在通过化学反应溶解氧化物。硅常见刻蚀液是：硝酸+氢氟酸+醋酸 氧化过程：氢氟酸用于溶解氧化硅：醋酸能够减少硝酸分解16硅的各向同性腐蚀对于半导体材料，湿法化学刻蚀通常是先进行氧化17171818191920202121微悬臂梁(表面MEMS）22微悬臂梁(表面MEMS）222323微化学离子传感器24微化学离子传感器24