第八章刻蚀工艺课件

第八章第八章 刻蚀工艺刻蚀工艺刻蚀工艺刻蚀工艺 概述概述概述概述 湿法刻蚀湿法刻蚀湿法刻蚀湿法刻蚀 干法刻蚀干法刻蚀干法刻蚀干法刻蚀 小结小结小结小结参考资料：参考资料：参考资料：参考资料：微电子制造科学原理与工程技术微电子制造科学原理与工程技术微电子制造科学原理与工程技术微电子制造科学原理与工程技术第第第第1111章章章章（电子讲稿中出现的图号是该书中的图号）（电子讲稿中出现的图号是该书中的图号）（电子讲稿中出现的图号是该书中的图号）（电子讲稿中出现的图号是该书中的图号）就是通过就是通过就是通过就是通过物理物理物理物理和和和和/或或或或化学化学化学化学方法将下层材料中没有被上方法将下层材料中没有被上方法将下层材料中没有被上方法将下层材料中没有被上层掩蔽膜材料掩蔽的部分去掉，层掩蔽膜材料掩蔽的部分去掉，层掩蔽膜材料掩蔽的部分去掉，层掩蔽膜材料掩蔽的部分去掉，从而在下层材料上从而在下层材料上从而在下层材料上从而在下层材料上获得获得获得获得与掩蔽膜图形完全对应的与掩蔽膜图形完全对应的与掩蔽膜图形完全对应的与掩蔽膜图形完全对应的图形图形图形图形。一、一、概述概述1 1 1 1、刻蚀：刻蚀：刻蚀：刻蚀：2 2 2 2、刻蚀工艺的分类、刻蚀工艺的分类、刻蚀工艺的分类、刻蚀工艺的分类(1)(1)(1)(1)湿法刻蚀湿法刻蚀湿法刻蚀湿法刻蚀与与与与干法刻蚀干法刻蚀干法刻蚀干法刻蚀(2)(2)(2)(2)各向同性刻蚀各向同性刻蚀各向同性刻蚀各向同性刻蚀与与与与各向异性刻蚀各向异性刻蚀各向异性刻蚀各向异性刻蚀a.a.湿法刻蚀湿法刻蚀：采用采用液态化学试剂液态化学试剂进行薄膜刻蚀进行薄膜刻蚀b.b.干法刻蚀干法刻蚀：采用采用气态的化学气体气态的化学气体进行薄膜刻蚀进行薄膜刻蚀a.a.a.a.各向同性刻蚀各向同性刻蚀各向同性刻蚀各向同性刻蚀：薄膜在各个方向上都受到同样的刻蚀薄膜在各个方向上都受到同样的刻蚀薄膜在各个方向上都受到同样的刻蚀薄膜在各个方向上都受到同样的刻蚀b.b.b.b.各向异性刻蚀各向异性刻蚀各向异性刻蚀各向异性刻蚀：薄膜在各个方向上所受刻蚀不等薄膜在各个方向上所受刻蚀不等薄膜在各个方向上所受刻蚀不等薄膜在各个方向上所受刻蚀不等实际刻蚀剖面实际刻蚀剖面实际刻蚀剖面实际刻蚀剖面a.a.a.a.横向横向横向横向刻蚀速度刻蚀速度刻蚀速度刻蚀速度 R RL Lb.b.b.b.纵向纵向纵向纵向刻蚀速度刻蚀速度刻蚀速度刻蚀速度 R RV V(2)(2)(2)(2)选择比：选择比：选择比：选择比：不同材料的刻蚀速率比不同材料的刻蚀速率比不同材料的刻蚀速率比不同材料的刻蚀速率比.(3)(3)(3)(3)钻刻：钻刻：钻刻：钻刻：掩膜材料下的掩膜材料下的掩膜材料下的掩膜材料下的侧向刻蚀侧向刻蚀侧向刻蚀侧向刻蚀。各向异性度：各向异性度：各向异性度：各向异性度：A=0,A=0,各向同性刻蚀各向同性刻蚀各向同性刻蚀各向同性刻蚀A=1,A=1,理想的各向异性刻蚀理想的各向异性刻蚀理想的各向异性刻蚀理想的各向异性刻蚀11A0 A0，实际的各向异性刻蚀实际的各向异性刻蚀实际的各向异性刻蚀实际的各向异性刻蚀3 3 3 3、刻蚀工艺的品质因数、刻蚀工艺的品质因数、刻蚀工艺的品质因数、刻蚀工艺的品质因数(1)(1)(1)(1)刻蚀速率：刻蚀速率：刻蚀速率：刻蚀速率：单位时间刻蚀的厚度。单位时间刻蚀的厚度。单位时间刻蚀的厚度。单位时间刻蚀的厚度。决定了刻蚀工艺的决定了刻蚀工艺的决定了刻蚀工艺的决定了刻蚀工艺的产率产率产率产率决定了刻蚀后决定了刻蚀后决定了刻蚀后决定了刻蚀后剖面形貌剖面形貌剖面形貌剖面形貌和和和和“钻蚀钻蚀钻蚀钻蚀”程度程度程度程度 选择性和方向性通常是最为关心的问题。选择性和方向性通常是最为关心的问题。选择性和方向性通常是最为关心的问题。选择性和方向性通常是最为关心的问题。化学过程；物理过程。化学过程；物理过程。化学过程；物理过程。化学过程；物理过程。膜层膜层膜层膜层厚度厚度厚度厚度的不均匀的不均匀的不均匀的不均匀+刻蚀刻蚀刻蚀刻蚀速率速率速率速率的不均匀的不均匀的不均匀的不均匀图形转移图形转移图形转移图形转移尺寸尺寸尺寸尺寸的不均匀的不均匀的不均匀的不均匀设：设：设：设：平均膜厚平均膜厚平均膜厚平均膜厚h h h h，厚度变化因子厚度变化因子厚度变化因子厚度变化因子，0 0 0 0 1 1；最厚处为最厚处为最厚处为最厚处为h h h h（1+1+1+1+），最薄处最薄处最薄处最薄处h h h h（1-1-1-1-）；平均刻蚀速率平均刻蚀速率平均刻蚀速率平均刻蚀速率v v v v，速度变化因子速度变化因子速度变化因子速度变化因子，0 0 0 0 1 1；最大为最大为最大为最大为v(1+v(1+v(1+v(1+)，最小为最小为最小为最小为v(1-v(1-v(1-v(1-)；刻蚀最厚处所需时间刻蚀最厚处所需时间刻蚀最厚处所需时间刻蚀最厚处所需时间；tMtMtMtM=h(1+=h(1+=h(1+=h(1+)/v(1-)/v(1-)/v(1-)/v(1-)刻蚀最薄处所需时间刻蚀最薄处所需时间刻蚀最薄处所需时间刻蚀最薄处所需时间；tm=h(1-tm=h(1-tm=h(1-tm=h(1-)/v(1+)/v(1+)/v(1+)/v(1+)存在时间差：存在时间差：存在时间差：存在时间差：tMtMtMtM-tm=2h(-tm=2h(-tm=2h(-tm=2h(+)/v(1+)/v(1+)/v(1+)/v(1+)4 4 4 4、均匀性：、均匀性：、均匀性：、均匀性：取取取取tmtmtmtm，则厚膜部位未刻蚀尽；则厚膜部位未刻蚀尽；则厚膜部位未刻蚀尽；则厚膜部位未刻蚀尽；tMtMtMtM，部分过刻蚀部分过刻蚀部分过刻蚀部分过刻蚀.(1)(1)(1)(1)获得获得获得获得满意的剖面满意的剖面满意的剖面满意的剖面（倾斜或垂直）（倾斜或垂直）（倾斜或垂直）（倾斜或垂直）(2)(2)(2)(2)钻刻最小钻刻最小钻刻最小钻刻最小(3)(3)(3)(3)选择比大选择比大选择比大选择比大(4)(4)(4)(4)刻蚀刻蚀刻蚀刻蚀均匀性好均匀性好均匀性好均匀性好，重复性高重复性高重复性高重复性高(5)(5)(5)(5)对表面和电路的对表面和电路的对表面和电路的对表面和电路的损伤最小损伤最小损伤最小损伤最小(6)(6)(6)(6)清洁、经济、安全。清洁、经济、安全。清洁、经济、安全。清洁、经济、安全。5 5 5 5、VLSIVLSIVLSIVLSI对图形转移的要求对图形转移的要求对图形转移的要求对图形转移的要求二、湿法刻蚀二、湿法刻蚀1 1）反应物扩散到被刻蚀的材料表面；反应物扩散到被刻蚀的材料表面；反应物扩散到被刻蚀的材料表面；反应物扩散到被刻蚀的材料表面；2 2）反应物与被刻蚀薄膜反应；反应物与被刻蚀薄膜反应；反应物与被刻蚀薄膜反应；反应物与被刻蚀薄膜反应；3 3）反应后的产物从刻蚀表面扩散到溶液中，反应后的产物从刻蚀表面扩散到溶液中，反应后的产物从刻蚀表面扩散到溶液中，反应后的产物从刻蚀表面扩散到溶液中，并随溶液被排出。并随溶液被排出。并随溶液被排出。并随溶液被排出。1 1 1 1、湿法刻蚀、湿法刻蚀、湿法刻蚀、湿法刻蚀:利用利用利用利用溶液溶液溶液溶液与与与与预刻蚀材料预刻蚀材料预刻蚀材料预刻蚀材料之间的化学反应来去除之间的化学反应来去除之间的化学反应来去除之间的化学反应来去除未未未未被掩蔽膜材料掩蔽的部分而达到刻蚀目的。被掩蔽膜材料掩蔽的部分而达到刻蚀目的。被掩蔽膜材料掩蔽的部分而达到刻蚀目的。被掩蔽膜材料掩蔽的部分而达到刻蚀目的。2 2 2 2、三个步骤：、三个步骤：、三个步骤：、三个步骤：a.a.a.a.刻蚀溶液的种类刻蚀溶液的种类刻蚀溶液的种类刻蚀溶液的种类b.b.b.b.溶液的浓度溶液的浓度溶液的浓度溶液的浓度c.c.c.c.反应温度反应温度反应温度反应温度d.d.d.d.搅拌搅拌搅拌搅拌3 3、ArrheniusArrhenius方程：方程：方程：方程：(1)(1)(1)(1)刻蚀速率：刻蚀速率：刻蚀速率：刻蚀速率：R=RR=R0 0exp(-Ea/exp(-Ea/kTkT)其中其中其中其中R R0 0是与刻蚀液浓度有关的常数；是与刻蚀液浓度有关的常数；是与刻蚀液浓度有关的常数；是与刻蚀液浓度有关的常数；EaEa是化学反应的是化学反应的是化学反应的是化学反应的 激活能，它与被刻蚀物种类、杂质含量有关。激活能，它与被刻蚀物种类、杂质含量有关。激活能，它与被刻蚀物种类、杂质含量有关。激活能，它与被刻蚀物种类、杂质含量有关。(2)(2)(2)(2)速率控制方法：速率控制方法：速率控制方法：速率控制方法：各相同性的，钻蚀严重，对图形的控制性较差。各相同性的，钻蚀严重，对图形的控制性较差。各相同性的，钻蚀严重，对图形的控制性较差。各相同性的，钻蚀严重，对图形的控制性较差。安全性、洁净性差。安全性、洁净性差。安全性、洁净性差。安全性、洁净性差。说明I.I.I.I.刻蚀液的选用：选择比刻蚀液的选用：选择比刻蚀液的选用：选择比刻蚀液的选用：选择比大大大大。II.II.II.II.掩蔽膜的选用：掩蔽膜的选用：掩蔽膜的选用：掩蔽膜的选用：粘附性；稳定性；抗蚀性粘附性；稳定性；抗蚀性粘附性；稳定性；抗蚀性粘附性；稳定性；抗蚀性好好好好；III.III.III.III.主要优点：主要优点：主要优点：主要优点：设备简单，成本底，产量高，并且具有很好的刻设备简单，成本底，产量高，并且具有很好的刻设备简单，成本底，产量高，并且具有很好的刻设备简单，成本底，产量高，并且具有很好的刻蚀选择比，重复性好。蚀选择比，重复性好。蚀选择比，重复性好。蚀选择比，重复性好。IV.IV.IV.IV.主要缺点主要缺点主要缺点主要缺点(1)(1)SiOSiO2 2的刻蚀的刻蚀的刻蚀的刻蚀a.a.氢氟酸氢氟酸氢氟酸氢氟酸可以在室温下与可以在室温下与可以在室温下与可以在室温下与SiOSiO2 2快速的反应，而不会刻蚀硅：快速的反应，而不会刻蚀硅：快速的反应，而不会刻蚀硅：快速的反应，而不会刻蚀硅：配方为：配方为：配方为：配方为：HF:NHHF:NH4 4F:HF:H2 2O=3ml:6g:10mlO=3ml:6g:10ml4 4、几种常见物质的刻蚀几种常见物质的刻蚀几种常见物质的刻蚀几种常见物质的刻蚀：SiOSiO2 2+6HF=H+6HF=H2 2SiFSiF6 6+2H+2H2 2OOb.b.b.b.掩蔽膜：掩蔽膜：掩蔽膜：掩蔽膜：光刻胶、氮化硅、多晶硅光刻胶、氮化硅、多晶硅光刻胶、氮化硅、多晶硅光刻胶、氮化硅、多晶硅c.c.工艺上通常使用氢氟酸缓冲液以提高可控性工艺上通常使用氢氟酸缓冲液以提高可控性工艺上通常使用氢氟酸缓冲液以提高可控性工艺上通常使用氢氟酸缓冲液以提高可控性HF HF H H+F+F-I.I.硝酸将表面的硅氧化成硝酸将表面的硅氧化成硝酸将表面的硅氧化成硝酸将表面的硅氧化成SiOSiO2 2;II.II.II.II.氢氟酸将生成的氢氟酸将生成的氢氟酸将生成的氢氟酸将生成的SiOSiO2 2除去除去除去除去(2)(2)(2)(2)硅的刻蚀硅的刻蚀硅的刻蚀硅的刻蚀a.a.硝酸、氢氟酸与醋酸的混合液进行刻蚀：硝酸、氢氟酸与醋酸的混合液进行刻蚀：硝酸、氢氟酸与醋酸的混合液进行刻蚀：硝酸、氢氟酸与醋酸的混合液进行刻蚀：Si+HNOSi+HNO3 3+6HF=H+6HF=H2 2SiFSiF6 6+HNO+HNO2 2+H+H2 2+H+H2 2OOb.b.反应原理：反应原理：反应原理：反应原理：a.a.a.a.可采用可采用可采用可采用SiOSiOSiOSiO2 2 2 2作掩蔽膜作掩蔽膜作掩蔽膜作掩蔽膜,在在在在180180磷酸溶液中进行刻蚀。磷酸溶液中进行刻蚀。磷酸溶液中进行刻蚀。磷酸溶液中进行刻蚀。b.Sib.Si3 3N N4 4,SiO,SiO2 2,Si,Si在在在在180180磷酸中的刻蚀速率磷酸中的刻蚀速率磷酸中的刻蚀速率磷酸中的刻蚀速率(3)(3)氮化硅的刻蚀氮化硅的刻蚀氮化硅的刻蚀氮化硅的刻蚀(4)(4)铝的刻蚀铝的刻蚀铝的刻蚀铝的刻蚀a.a.a.a.刻蚀液：刻蚀液：刻蚀液：刻蚀液：磷酸、硝酸、醋酸及水的混合溶液。磷酸、硝酸、醋酸及水的混合溶液。磷酸、硝酸、醋酸及水的混合溶液。磷酸、硝酸、醋酸及水的混合溶液。b.b.b.b.原理：原理：原理：原理：d.d.d.d.温度：温度：温度：温度：3535 6060C CI.I.由硝酸与铝反应生成氧化铝由硝酸与铝反应生成氧化铝由硝酸与铝反应生成氧化铝由硝酸与铝反应生成氧化铝;II.II.II.II.磷酸和水分解氧化铝。磷酸和水分解氧化铝。磷酸和水分解氧化铝。磷酸和水分解氧化铝。c.c.c.c.掩蔽膜：掩蔽膜：掩蔽膜：掩蔽膜：光刻胶光刻胶光刻胶光刻胶三、干法刻蚀三、干法刻蚀c.c.分类：分类：分类：分类：1 1、特点特点特点特点:利用刻蚀气体辉光放电形成的等离子体进行刻蚀。利用刻蚀气体辉光放电形成的等离子体进行刻蚀。利用刻蚀气体辉光放电形成的等离子体进行刻蚀。利用刻蚀气体辉光放电形成的等离子体进行刻蚀。a.a.优点优点优点优点:各向异性好，选择比高，可控性、灵活性、重复性各向异性好，选择比高，可控性、灵活性、重复性各向异性好，选择比高，可控性、灵活性、重复性各向异性好，选择比高，可控性、灵活性、重复性好，细线条操作安全，易实现自动化，无化学废液，好，细线条操作安全，易实现自动化，无化学废液，好，细线条操作安全，易实现自动化，无化学废液，好，细线条操作安全，易实现自动化，无化学废液，处理过程未引入污染，洁净度高。处理过程未引入污染，洁净度高。处理过程未引入污染，洁净度高。处理过程未引入污染，洁净度高。b.b.缺点：缺点：缺点：缺点：成本高，设备复杂。成本高，设备复杂。成本高，设备复杂。成本高，设备复杂。物理性、化学性、物理化学性刻蚀。物理性、化学性、物理化学性刻蚀。物理性、化学性、物理化学性刻蚀。物理性、化学性、物理化学性刻蚀。2 2、物理性刻蚀、物理性刻蚀、物理性刻蚀、物理性刻蚀(2)(2)设备：设备：设备：设备：a.a.纯粹的机械过程，对所有材料都可实现强的各向异性刻蚀。纯粹的机械过程，对所有材料都可实现强的各向异性刻蚀。纯粹的机械过程，对所有材料都可实现强的各向异性刻蚀。纯粹的机械过程，对所有材料都可实现强的各向异性刻蚀。b.b.b.b.选择比差；选择比差；选择比差；选择比差；c.c.c.c.刻出物易再淀积；刻出物易再淀积；刻出物易再淀积；刻出物易再淀积；d.d.d.d.易对下面结构造成损伤；易对下面结构造成损伤；易对下面结构造成损伤；易对下面结构造成损伤；e.e.单片刻蚀。单片刻蚀。单片刻蚀。单片刻蚀。(1)(1)机理：机理：机理：机理：利用辉光放电将惰性气体解离成带正电的离子，再利利用辉光放电将惰性气体解离成带正电的离子，再利利用辉光放电将惰性气体解离成带正电的离子，再利利用辉光放电将惰性气体解离成带正电的离子，再利用偏压将离子加速，轰击被刻蚀物的表面，并将被刻用偏压将离子加速，轰击被刻蚀物的表面，并将被刻用偏压将离子加速，轰击被刻蚀物的表面，并将被刻用偏压将离子加速，轰击被刻蚀物的表面，并将被刻蚀物材料的原子击出。蚀物材料的原子击出。蚀物材料的原子击出。蚀物材料的原子击出。离子铣（真空度离子铣（真空度离子铣（真空度离子铣（真空度1010-3 31010-5 5 TorrTorr）(3)(3)特点：特点：特点：特点：3 3、化学性刻蚀、化学性刻蚀、化学性刻蚀、化学性刻蚀(1)(1)机理：机理：机理：机理：a.a.a.a.主要依靠化学反应进行刻蚀，选择性好；主要依靠化学反应进行刻蚀，选择性好；主要依靠化学反应进行刻蚀，选择性好；主要依靠化学反应进行刻蚀，选择性好；b.b.b.b.离子的能量很小，各向异性差；离子的能量很小，各向异性差；离子的能量很小，各向异性差；离子的能量很小，各向异性差；c.c.c.c.对基底的损伤小；对基底的损伤小；对基底的损伤小；对基底的损伤小；d.d.d.d.刻蚀速度低。刻蚀速度低。刻蚀速度低。刻蚀速度低。(2)(2)设备：设备：设备：设备：高压等离子体刻蚀机（真空度高压等离子体刻蚀机（真空度高压等离子体刻蚀机（真空度高压等离子体刻蚀机（真空度10102 21010-1 1 TorrTorr）(3)(3)特点：特点：特点：特点：以以以以CFCF4 4为刻蚀气体刻蚀为刻蚀气体刻蚀为刻蚀气体刻蚀为刻蚀气体刻蚀Si Si 为例为例为例为例(4)(4)(4)(4)举例举例举例举例4 4、物理化学性刻蚀、物理化学性刻蚀、物理化学性刻蚀、物理化学性刻蚀a.a.a.a.选择比较高；选择比较高；选择比较高；选择比较高；b.b.b.b.各向异性较好，各向异性较好，各向异性较好，各向异性较好，c.c.c.c.刻蚀速度较快刻蚀速度较快刻蚀速度较快刻蚀速度较快(1)(1)(1)(1)机理：机理：机理：机理：物理性的离子轰击和化学反应相结合实现的刻蚀。物理性的离子轰击和化学反应相结合实现的刻蚀。物理性的离子轰击和化学反应相结合实现的刻蚀。物理性的离子轰击和化学反应相结合实现的刻蚀。(2)(2)设备：设备：设备：设备：反应离子刻蚀机（反应离子刻蚀机（反应离子刻蚀机（反应离子刻蚀机（RIERIE)（真空度真空度真空度真空度1010-1 11010-2 2 TorrTorr）传统的传统的传统的传统的RIERIE设备结构简单、价格较低廉。通过适当选择设备结构简单、价格较低廉。通过适当选择设备结构简单、价格较低廉。通过适当选择设备结构简单、价格较低廉。通过适当选择反应气体、气压、流量和射频功率，可以得到较快的刻反应气体、气压、流量和射频功率，可以得到较快的刻反应气体、气压、流量和射频功率，可以得到较快的刻反应气体、气压、流量和射频功率，可以得到较快的刻蚀速率和良好的各向异性。蚀速率和良好的各向异性。蚀速率和良好的各向异性。蚀速率和良好的各向异性。(3)(3)特点：特点：特点：特点：a.a.a.a.将被刻蚀材料表面的原子键破坏；将被刻蚀材料表面的原子键破坏；将被刻蚀材料表面的原子键破坏；将被刻蚀材料表面的原子键破坏；b.b.b.b.将再淀积于被刻蚀表面的产物或聚合物打掉将再淀积于被刻蚀表面的产物或聚合物打掉将再淀积于被刻蚀表面的产物或聚合物打掉将再淀积于被刻蚀表面的产物或聚合物打掉,使被刻蚀使被刻蚀使被刻蚀使被刻蚀 表面能再与刻蚀气体接触；表面能再与刻蚀气体接触；表面能再与刻蚀气体接触；表面能再与刻蚀气体接触；(4)(4)离子轰击的作用：离子轰击的作用：离子轰击的作用：离子轰击的作用：RIERIE中的物理损中的物理损中的物理损中的物理损 伤和杂质驱进。伤和杂质驱进。伤和杂质驱进。伤和杂质驱进。在含碳的在含碳的在含碳的在含碳的RIERIE刻刻刻刻 蚀后，顶部蚀后，顶部蚀后，顶部蚀后，顶部3030埃埃埃埃 由于过量浓度的由于过量浓度的由于过量浓度的由于过量浓度的 SiSi-C-C键引起严重键引起严重键引起严重键引起严重 损伤，损伤和损伤，损伤和损伤，损伤和损伤，损伤和H H 的穿透可达的穿透可达的穿透可达的穿透可达300300 埃深。埃深。埃深。埃深。H H的穿透可以降的穿透可以降的穿透可以降的穿透可以降 低衬底掺杂的活低衬底掺杂的活低衬底掺杂的活低衬底掺杂的活 性。性。性。性。自偏压自偏压自偏压自偏压VpVpVpVp是正值，以使电是正值，以使电是正值，以使电是正值，以使电 子和离子流量相。子和离子流量相。子和离子流量相。子和离子流量相。对于高压等离子体刻蚀机对于高压等离子体刻蚀机对于高压等离子体刻蚀机对于高压等离子体刻蚀机 结构：结构：结构：结构：上下极板面积相等，上下极板面积相等，上下极板面积相等，上下极板面积相等，虽然仍有离子轰击极板，但虽然仍有离子轰击极板，但虽然仍有离子轰击极板，但虽然仍有离子轰击极板，但 此时能量很小，化学反应和此时能量很小，化学反应和此时能量很小，化学反应和此时能量很小，化学反应和 各向同性刻蚀为主。各向同性刻蚀为主。各向同性刻蚀为主。各向同性刻蚀为主。(5)(5)(5)(5)反应离子刻蚀机反应离子刻蚀机反应离子刻蚀机反应离子刻蚀机RIERIE可达可达可达可达100100 10001000evev比比比比 0 0 100100a.a.在在在在RIERIE设备中，使用设备中，使用设备中，使用设备中，使用非对称腔体非对称腔体非对称腔体非对称腔体。b.b.为了保持电流连续性，小电极处应有更高的电场为了保持电流连续性，小电极处应有更高的电场为了保持电流连续性，小电极处应有更高的电场为了保持电流连续性，小电极处应有更高的电场 (更高的更高的更高的更高的RFRF电流密度）。电流密度）。电流密度）。电流密度）。V1/V2 V1/V2 A2/A1A2/A14 4c.c.c.c.d.d.d.d.自由基反应自由基反应自由基反应自由基反应各向同性，各向同性，各向同性，各向同性，高能离子轰击高能离子轰击高能离子轰击高能离子轰击各向异性刻蚀。各向异性刻蚀。各向异性刻蚀。各向异性刻蚀。(6)RIE(6)RIE的不足：的不足：的不足：的不足：d.d.工作气压较高，离子沾污较大。工作气压较高，离子沾污较大。工作气压较高，离子沾污较大。工作气压较高，离子沾污较大。a.a.射频等离子体的离化率较低射频等离子体的离化率较低射频等离子体的离化率较低射频等离子体的离化率较低.b.b.刻蚀速度刻蚀速度刻蚀速度刻蚀速度 等离子体密度等离子体密度等离子体密度等离子体密度，但同时离子轰击的能量但同时离子轰击的能量但同时离子轰击的能量但同时离子轰击的能量 ，轰击损伤轰击损伤轰击损伤轰击损伤;c.c.随着线条尺寸随着线条尺寸随着线条尺寸随着线条尺寸，刻蚀图形的深宽比，刻蚀图形的深宽比，刻蚀图形的深宽比，刻蚀图形的深宽比,要求气压要求气压要求气压要求气压 离子的自由程离子的自由程离子的自由程离子的自由程确保刻蚀的垂直度，确保刻蚀的垂直度，确保刻蚀的垂直度，确保刻蚀的垂直度，但在此气压下，等离子体密度但在此气压下，等离子体密度但在此气压下，等离子体密度但在此气压下，等离子体密度，刻蚀效率，刻蚀效率，刻蚀效率，刻蚀效率。(7)(7)(7)(7)高密度低压等离子体高密度低压等离子体高密度低压等离子体高密度低压等离子体(HDP)(HDP)(HDP)(HDP)刻蚀机刻蚀机刻蚀机刻蚀机真空度真空度真空度真空度10102 210104 4TorrTorra.a.包括电子回旋共振式包括电子回旋共振式包括电子回旋共振式包括电子回旋共振式ECRECRECRECR、感应耦合式感应耦合式感应耦合式感应耦合式ICPICPICPICP、螺旋波式螺旋波式螺旋波式螺旋波式HWPHWPHWPHWPb.b.共同特点共同特点共同特点共同特点：利用交叉的电场和磁场利用交叉的电场和磁场利用交叉的电场和磁场利用交叉的电场和磁场电子在等离子体中的行程电子在等离子体中的行程电子在等离子体中的行程电子在等离子体中的行程 电电电电 子和原子间碰撞子和原子间碰撞子和原子间碰撞子和原子间碰撞 等离子体中自由基和离子的密度等离子体中自由基和离子的密度等离子体中自由基和离子的密度等离子体中自由基和离子的密度 。使用额外的使用额外的使用额外的使用额外的RFRFRFRF电源给硅片提供衬底偏压。电源给硅片提供衬底偏压。电源给硅片提供衬底偏压。电源给硅片提供衬底偏压。(8)HDP(8)HDP(8)HDP(8)HDP的优缺点的优缺点的优缺点的优缺点高的离子流量容易对浮空结构（尤其是高的离子流量容易对浮空结构（尤其是高的离子流量容易对浮空结构（尤其是高的离子流量容易对浮空结构（尤其是MOSMOSMOSMOS管中的栅）管中的栅）管中的栅）管中的栅）充电，可能会在栅绝缘中导致过多的漏电。充电，可能会在栅绝缘中导致过多的漏电。充电，可能会在栅绝缘中导致过多的漏电。充电，可能会在栅绝缘中导致过多的漏电。a.a.优点：优点：优点：优点：刻蚀速度高；刻蚀速度高；刻蚀速度高；刻蚀速度高；损伤小；损伤小；损伤小；损伤小；选择比好；选择比好；选择比好；选择比好；各向异性强；各向异性强；各向异性强；各向异性强；b.b.缺点：缺点：缺点：缺点：(9)(9)(9)(9)刻蚀方法的比较刻蚀方法的比较刻蚀方法的比较刻蚀方法的比较5 5 5 5、影响干法刻蚀的因素、影响干法刻蚀的因素、影响干法刻蚀的因素、影响干法刻蚀的因素(1)(1)刻蚀气体的种类、流量及其配比刻蚀气体的种类、流量及其配比刻蚀气体的种类、流量及其配比刻蚀气体的种类、流量及其配比(2)(2)射频功率射频功率射频功率射频功率(3)(3)温度温度温度温度(4)(4)负载效应负载效应负载效应负载效应6 6 6 6、干法刻蚀的终点检测技术、干法刻蚀的终点检测技术、干法刻蚀的终点检测技术、干法刻蚀的终点检测技术 光发射谱分析仪。光发射谱分析仪。光发射谱分析仪。光发射谱分析仪。各种等离子体都发出某些特各种等离子体都发出某些特各种等离子体都发出某些特各种等离子体都发出某些特定波长的光，通过分析它们定波长的光，通过分析它们定波长的光，通过分析它们定波长的光，通过分析它们的强弱变化，来达到终点检的强弱变化，来达到终点检的强弱变化，来达到终点检的强弱变化，来达到终点检测的目的。测的目的。测的目的。测的目的。光线强度与刻蚀速率成正比，刻蚀光线强度与刻蚀速率成正比，刻蚀光线强度与刻蚀速率成正比，刻蚀光线强度与刻蚀速率成正比，刻蚀 小时则难以观测。小时则难以观测。小时则难以观测。小时则难以观测。刻蚀面积小时，强度太低。刻蚀面积小时，强度太低。刻蚀面积小时，强度太低。刻蚀面积小时，强度太低。7 7 7 7、剥离技术、剥离技术、剥离技术、剥离技术 主要用于难于刻蚀的材料。主要用于难于刻蚀的材料。主要用于难于刻蚀的材料。主要用于难于刻蚀的材料。8 8 8 8、去胶、去胶、去胶、去胶(1)1)SiO2SiO2SiO2SiO2、氮化硅、多晶硅等衬底，可以用硫酸与氮化硅、多晶硅等衬底，可以用硫酸与氮化硅、多晶硅等衬底，可以用硫酸与氮化硅、多晶硅等衬底，可以用硫酸与 过氧化氢的过氧化氢的过氧化氢的过氧化氢的3 3 3 3：1 1 1 1的混合液去胶。的混合液去胶。的混合液去胶。的混合液去胶。(2)(2)AlAlAlAl衬底用发烟硝酸去胶。衬底用发烟硝酸去胶。衬底用发烟硝酸去胶。衬底用发烟硝酸去胶。(3)(3)等离子体去胶。等离子体去胶。等离子体去胶。等离子体去胶。本章小结本章小结1 1、薄膜的刻蚀是现代薄膜的刻蚀是现代薄膜的刻蚀是现代薄膜的刻蚀是现代ICIC制造的一个关键技术。制造的一个关键技术。制造的一个关键技术。制造的一个关键技术。2 2、通常将通常将通常将通常将光刻胶光刻胶光刻胶光刻胶用作用作用作用作掩蔽层掩蔽层掩蔽层掩蔽层，有时会用其它薄膜。，有时会用其它薄膜。，有时会用其它薄膜。，有时会用其它薄膜。3 3、选择比选择比选择比选择比和和和和方向性方向性方向性方向性(各向异性各向异性各向异性各向异性)是两个最重要的问题。通常是两个最重要的问题。通常是两个最重要的问题。通常是两个最重要的问题。通常 要求选择比高、侧壁陡直。要求选择比高、侧壁陡直。要求选择比高、侧壁陡直。要求选择比高、侧壁陡直。4 4、其它问题包括其它问题包括其它问题包括其它问题包括掩蔽膜侵蚀掩蔽膜侵蚀掩蔽膜侵蚀掩蔽膜侵蚀，钻刻钻刻钻刻钻刻，刻蚀均匀性刻蚀均匀性刻蚀均匀性刻蚀均匀性，残余物残余物残余物残余物 清除，清除，清除，清除，对下面结构的损伤对下面结构的损伤对下面结构的损伤对下面结构的损伤。5 5、由于可控性、灵活性、重复性和各向异性，干法刻蚀在由于可控性、灵活性、重复性和各向异性，干法刻蚀在由于可控性、灵活性、重复性和各向异性，干法刻蚀在由于可控性、灵活性、重复性和各向异性，干法刻蚀在 现代现代现代现代ICIC制造中占具最重要的地位。制造中占具最重要的地位。制造中占具最重要的地位。制造中占具最重要的地位。6 6、具有反应活性的中性物种具有反应活性的中性物种具有反应活性的中性物种具有反应活性的中性物种(自由基自由基自由基自由基)和离子性物种在刻蚀和离子性物种在刻蚀和离子性物种在刻蚀和离子性物种在刻蚀 中起作用。中起作用。中起作用。中起作用。7 7、通常中性物种造成各向同性刻蚀；离子性物种产生各向通常中性物种造成各向同性刻蚀；离子性物种产生各向通常中性物种造成各向同性刻蚀；离子性物种产生各向通常中性物种造成各向同性刻蚀；离子性物种产生各向 异性刻蚀。异性刻蚀。异性刻蚀。异性刻蚀。刻蚀机理刻蚀机理刻蚀机理刻蚀机理化学刻蚀与中性物种有关。化学刻蚀与中性物种有关。化学刻蚀与中性物种有关。化学刻蚀与中性物种有关。物理刻蚀与离子性物种有关。物理刻蚀与离子性物种有关。物理刻蚀与离子性物种有关。物理刻蚀与离子性物种有关。物理化学刻蚀与上述二者的协同作用有关物理化学刻蚀与上述二者的协同作用有关物理化学刻蚀与上述二者的协同作用有关物理化学刻蚀与上述二者的协同作用有关作业作业作业作业 为什么在亚微米、深亚微米刻蚀中低压为什么在亚微米、深亚微米刻蚀中低压为什么在亚微米、深亚微米刻蚀中低压为什么在亚微米、深亚微米刻蚀中低压高密度等离子刻蚀机会取代高密度等离子刻蚀机会取代高密度等离子刻蚀机会取代高密度等离子刻蚀机会取代RIERIE。