半導體制造工藝課件(ppt47頁)(編輯修改稿)
2025-03-19 12:23 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 第五章 刻蝕原理氧氣的作用等離子刻蝕基本原理 在 CF4進 氣中加入少量氧氣會提高硅和二氧化硅的刻 蝕速率。人 們認為 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 度會增加一個數(shù)量 級 ， 對 硅的刻 蝕 速率增加一個數(shù)量 級 。25半導體制造工藝基礎(chǔ)第五章 刻蝕原理CF4等離子體26半導體制造工藝基礎(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 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)備一個反應(yīng)等離子體刻蝕反應(yīng)器包括一個真空腔、抽氣泵系統(tǒng)、電源供應(yīng)產(chǎn)生器、壓力探測器、流量控制器與終點探測器等。32半導體制造工藝基礎(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33半導體制造工藝基礎(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）等離子體刻蝕機大多數(shù)的等離子體抗蝕機，除了三極 RIE外，都無法提供獨立控制等離子體參數(shù)的能力。導致轟擊損傷的嚴重問題。 ECR結(jié)合微波電源與靜電場來驅(qū)使電子沿磁場線作一定角頻率的回旋。當此頻率等于外加微波頻率時，電子能量與外加磁場產(chǎn)生共振耦合，造成大量的分解與電離。35半導體制造工藝基礎(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。另外， HDP等離子體源對襯底的損傷較?。ㄒ驗橐r底有獨立的偏壓源與側(cè)電極電勢），并有高的的各向異性（因為在低壓下工作但有高活性的等離子體密度）。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。當器件尺寸縮小，塵埃的污染成為一個嚴重的問題。為了減少塵粒的污染，集成等離子體設(shè)備利用晶片操作機將晶片置于高真空環(huán)境中從一個反應(yīng)腔移到另一個反應(yīng)腔。同時可以增加產(chǎn)率。38半導體制造工藝基礎(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)用于簡單、整批的抗蝕劑剝蝕快速發(fā)展到大的
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