半導(dǎo)體制造工藝課件(ppt47頁(yè))(編輯修改稿)
2025-03-19 12:23 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 第五章 刻蝕原理氧氣的作用等離子刻蝕基本原理 在 CF4進(jìn) 氣中加入少量氧氣會(huì)提高硅和二氧化硅的刻 蝕速率。人 們認(rèn)為 氧氣與碳原子反 應(yīng) 生成 CO2， 這樣 從等離子體中去掉一些碳，從而增加 F的 濃 度， 這 些成 為 富氟等離子體。往 CF4等離子體中每增加 12%的氧氣， F濃 度會(huì)增加一個(gè)數(shù)量 級(jí) ， 對(duì) 硅的刻 蝕 速率增加一個(gè)數(shù)量 級(jí) 。25半導(dǎo)體制造工藝基礎(chǔ)第五章 刻蝕原理CF4等離子體26半導(dǎo)體制造工藝基礎(chǔ)第五章 刻蝕原理Si+4F*?SiF4? SiO2+4F*?SiF4? +O2? Si3N4+12F*?3SiF4? +2N2?硅、 Si3N4和 SiO2刻蝕CF4中添加少量 O2可增加對(duì) Si， SiO2和 Si3N4的腐蝕速率少量添加氣體可增加選擇性10%O 2可獲得最大的 Si/SiO2刻蝕比27半導(dǎo)體制造工藝基礎(chǔ)第五章 刻蝕原理在 CF4中加入少量 H2，可使 CFx： F*的濃度比增加。 從而使 SiO2:Si及 Si3N4： Si的腐蝕速率比增大28半導(dǎo)體制造工藝基礎(chǔ)第五章 刻蝕原理增加 F/C比（加氧氣），可以增加刻蝕速率減少 F/C比（加氫氣），刻蝕過程傾向于形成 高分子膜29半導(dǎo)體制造工藝基礎(chǔ)第五章 刻蝕原理刻蝕方向性的增加252。增加離子轟擊（物理刻蝕分量）252。側(cè)壁增加抑制物（ inhibitor）DRIE30半導(dǎo)體制造工藝基礎(chǔ)第五章 刻蝕原理本節(jié)課主要內(nèi)容什么是圖形轉(zhuǎn)移技術(shù)？刻蝕的兩個(gè)關(guān)鍵問題？ 選擇性 方向性光刻＋刻蝕干法刻蝕純物理刻蝕純化學(xué)刻蝕反應(yīng)離子刻蝕 RIE增加方向性、選擇性的方法 CF4/O2濕法腐蝕：Si——HNA 各向同性 ——KOH 各向異性SiO2——HF MEMS31半導(dǎo)體制造工藝基礎(chǔ)第五章 刻蝕原理反應(yīng)等離子體刻蝕技術(shù)與設(shè)備一個(gè)反應(yīng)等離子體刻蝕反應(yīng)器包括一個(gè)真空腔、抽氣泵系統(tǒng)、電源供應(yīng)產(chǎn)生器、壓力探測(cè)器、流量控制器與終點(diǎn)探測(cè)器等。32半導(dǎo)體制造工藝基礎(chǔ)第五章 刻蝕原理 1 10 100 10001101001000低于高密度ECR， ICP低壓整批 RIE 單片晶片 RIE桶狀等離子體刻機(jī)33半導(dǎo)體制造工藝基礎(chǔ)第五章 刻蝕原理反應(yīng)離子刻蝕（ RIE）平行板系統(tǒng)RF RF34半導(dǎo)體制造工藝基礎(chǔ)第五章 刻蝕原理電子回旋共振（ ECR）等離子體刻蝕機(jī)大多數(shù)的等離子體抗蝕機(jī)，除了三極 RIE外，都無法提供獨(dú)立控制等離子體參數(shù)的能力。導(dǎo)致轟擊損傷的嚴(yán)重問題。 ECR結(jié)合微波電源與靜電場(chǎng)來驅(qū)使電子沿磁場(chǎng)線作一定角頻率的回旋。當(dāng)此頻率等于外加微波頻率時(shí)，電子能量與外加磁場(chǎng)產(chǎn)生共振耦合，造成大量的分解與電離。35半導(dǎo)體制造工藝基礎(chǔ)第五章 刻蝕原理其他高密度等離子體刻蝕機(jī)由于 ULSI的線寬持續(xù)縮小，逼近傳統(tǒng)的 RIE系統(tǒng)極限，除了 ECR系統(tǒng)外，其他形式的高密度等離子體源（ HDP），如電感耦合等離子體源（ICP）、變壓器耦合等離子體源（ TCP）、表面波耦合等離子體源（SWP）也已開始發(fā)展。這些設(shè)備擁有高等離子體密度與低工藝壓強(qiáng)。另外， HDP等離子體源對(duì)襯底的損傷較小（因?yàn)橐r底有獨(dú)立的偏壓源與側(cè)電極電勢(shì)），并有高的的各向異性（因?yàn)樵诘蛪合鹿ぷ鞯懈呋钚缘牡入x子體密度）。然而，由于其復(fù)雜且成本較高，這些系統(tǒng)可能不會(huì)使用于非關(guān)鍵性的工藝，如側(cè)壁間隔與平坦化工藝。36半導(dǎo)體制造工藝基礎(chǔ)第五章 刻蝕原理等離子體RFRF介電板變壓器耦合等離子體反應(yīng)設(shè)備示意圖37半導(dǎo)體制造工藝基礎(chǔ)第五章 刻蝕原理集成等離子體工藝半導(dǎo)體晶片都是在潔凈室里加工制作，以減少大氣中的塵埃污染。當(dāng)器件尺寸縮小，塵埃的污染成為一個(gè)嚴(yán)重的問題。為了減少塵粒的污染，集成等離子體設(shè)備利用晶片操作機(jī)將晶片置于高真空環(huán)境中從一個(gè)反應(yīng)腔移到另一個(gè)反應(yīng)腔。同時(shí)可以增加產(chǎn)率。38半導(dǎo)體制造工藝基礎(chǔ)第五章 刻蝕原理TiW刻蝕腔AlCu刻蝕腔鈍化層剝蝕腔真空裝載鎖住腔卡式裝 /卸載腔多層金屬互聯(lián)（ TiW/AlCu/TiW ）39半導(dǎo)體制造工藝基礎(chǔ)第五章 刻蝕原理反應(yīng)等離子體刻蝕的應(yīng)用等離子體刻蝕系統(tǒng)已由應(yīng)用于簡(jiǎn)單、整批的抗蝕劑剝蝕快速發(fā)展到大的
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