基本光刻工藝之從曝光到最終檢驗(編輯修改稿)
2025-02-24 01:04 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 － 20－ ? 刻蝕工藝中容易出現(xiàn)的問題： 過刻蝕 、 內(nèi)切 、 選擇性和側邊的各向異性 /各向同性刻蝕 。 ? 不完全刻蝕 是指表面層刻蝕不 徹底 ， 如圖所示 。 產(chǎn)生的原因： 太短的刻蝕時間；薄厚不均勻的待刻蝕層；過低的刻蝕溫度 。 ? 過刻蝕和底切 與不完全刻蝕相反 ， 不過通常是有意識的過刻蝕 ， 因為恰到好處是很難做到的 。 理想的刻蝕應該是形成垂直的側邊 （ 如圖所示 ） ， 產(chǎn)生這種理想結果的刻蝕技術叫做各向異性刻蝕 。 然而 ，刻蝕總是在各個方向同時進行的 ， 這樣就避免不 第九章 基本光刻工藝 從曝光到最終檢驗 － 21－ 了在側面形成一個斜面 ，這 種 現(xiàn) 象 稱 為 底 切（ 如圖所示 ） 。 刻蝕的目標是把這種底切控制在一個可以接受的范圍內(nèi) 。 由于這種底切的存在 ， 在電路設計時必須考慮 （ 即各器件之間留有余量以防止電路短路 ） 。徹底解決 底切 的方法是采用等離子體刻蝕 。 第九章 基本光刻工藝 從曝光到最終檢驗 － 22－ ? 產(chǎn)生底切的原因 除了各向同性刻蝕以外 ， 產(chǎn)生底切的原因有：時間過長 、 溫度過高 、 刻蝕液濃度太高 、 光刻膠和晶園表面的粘結力較弱 、 開孔邊緣粘結力失效等 。 ? 選擇性 理想的刻蝕特性是：既要把該刻蝕的徹底 、干凈地刻蝕掉 ， 又要把不該刻蝕的原樣保留 。 這就是刻蝕的選擇性 。 盡管不能完全做到 ， 但在刻蝕液的選擇上盡量保證 。 同一種刻蝕液對不同的材料刻蝕速度是不同的 ， 通常用刻蝕速率來描寫 。比如： SiO2/Si的選擇性從 20～ 40。 高選擇性意味著下表層很少或沒有被刻蝕 。 第九章 基本光刻工藝 從曝光到最終檢驗 － 23－ ? 不同材料的刻蝕其工藝略有不同 ， 不同材料的不同刻蝕工藝見 ～ 。 干法刻蝕 對于小尺寸濕法刻蝕的局限性前面已經(jīng)提到 ，主要包括： 局限于 3181。m以上的圖形尺寸；各向同性刻蝕導致邊側形成斜坡；要求沖洗和干燥步驟；潛在地污染；光刻膠粘結力失效導致底切 。 基于這些原因 ， 干法刻蝕主要用于先進電路的小尺寸精細刻蝕中 。 干法刻蝕是指以氣體為主要媒體的刻蝕技術 ，晶園不需要液體化學品或沖洗 ， 刻蝕過程在干燥的狀態(tài)進出系統(tǒng) 。 刻蝕方法見下圖 。 第九章 基本光刻工藝 從曝光到最終檢驗 － 24－ ? 干法刻蝕與濕法刻蝕相比的優(yōu)點： ? 刻蝕剖面是各向異性，具有非常好的惻壁剖面控制； ? 好的 CD控制； ? 最小的光刻膠脫落或黏附問題； ? 好的片內(nèi)、片間、批次間的刻蝕均勻性； ? 較低的化學制品使用和處理費用。 第九章 基本光刻工藝 從曝光到最終檢驗 － 25－ ? 等離子體 等離子體是一種中性 、 高能量 、 離子化的氣體 ， 包括中性原子或分子 、 帶電離子和自由電子 。當從中性原子中去除一個價電子時 ， 形成正離子和自由電子 。 例如 ， 當原子結構內(nèi)的原子和電子數(shù)目相等時氟是中性的 ， 當一個電子從它的核內(nèi)分離出去后氟就離子化了 （ 見下圖 ） 。 在一個有限的工藝腔內(nèi) ， 利用強直流或交流磁場或用某些電子源轟擊氣體原子都會導致氣體原子的離子化 。 第九章 基本光刻工藝 從曝光到最終檢驗 － 26－ 等離子體刻蝕 離子的形成 F +9 離子是質子（＋）與電子（－）數(shù)不等地原子 電子從主原子中分離出來 . 少一個電子的氟原子 到原子失去一個電子時產(chǎn)生一個正離子 F +9 具有質子（＋ 9）和電子（－ 9）數(shù)目相等地中性粒子是原子 氟原子總共有 7個價電子 價層環(huán)最多能有 8個電子 價層電子 （－） 內(nèi)層電子（－） 在原子核中的質子（未顯示電子） 第九章 基本光刻工藝 從曝光到最終檢驗 － 27－ 硅片的等離子體刻蝕過程 8) 副產(chǎn)物去除 1) 刻蝕氣體進入反應室 襯底 刻蝕反應室 2) 電場使反應物分解 5) 反應離子吸附在表面 4) 反應正離子轟擊表面 6) 原子團和表面膜的表面反應 排氣 氣體傳送 RF 發(fā)生器 副產(chǎn)物 3) 電子和原子結合產(chǎn)生等離子體 7) 副產(chǎn)物
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