集成電路濕法刻蝕設計畢業(yè)論文(參考版)
2025-06-26 06:50本頁面
【正文】 2008[5]上海矽裕電子科技有限公司，濕法工藝 ， 上海工業(yè)出版社，1990結束語致謝湯老師的殷勤指導！謝謝！。其絡合反應可以用如下式子進行表示：Si(OH)62 + 6 (CH3)2CHOH = [Si(OCH3H7)6]2 + 6H2O由上述反應方程式可以得知，首先，KOH將硅氧化成含水的硅化合物，然后與異丙酸反應，形成可溶性的硅絡合物，這種絡合物不斷離開硅的表面，水的作用是為氧化過程中提供OH。至于蝕刻反應速率的調(diào)整，則可以借由改變硝酸和氫氟酸的配比再配合緩沖溶劑的添加或者是水的稀釋來控制。其中，比較常用的緩沖溶劑就是醋酸。 硅的刻蝕在半導體制造過程中，硅的重要性和普及性是其它材料所不能比擬的，所以，對于硅的蝕刻方法，也是當前人們討論的重點。③二氧化硅中的雜質和含量 造成腐蝕速度的差異，如硼硅玻璃，在HF緩沖劑腐蝕液中很難溶解，磷硅玻璃與光刻膠粘附性差，不耐腐蝕，易出現(xiàn)鉆蝕和脫膠等現(xiàn)象；④腐蝕溫度 腐蝕溫度對腐蝕速度影響很大，溫度越高，腐蝕速度愈大，如圖61所示，腐蝕SiO2的溫度，一般在30～40℃范圍，不宜過高或過低，溫度過高，腐蝕速度過快，不易控制，產(chǎn)生鉆蝕現(xiàn)象，溫度太低，腐蝕速度太慢，膠膜長期浸泡，易產(chǎn)生浮膠；⑤腐蝕時間 腐蝕時間取決于腐蝕速度和氧化層厚度。常用的配方為HF : NH4F : H20 = 3毫升：6克：10毫升，其中HF是45％的濃氫氟酸。所以，氟化銨稱為緩沖劑。此時，腐蝕液中F濃度增大，式(64)中的電離平衡遭到破壞，向生成HF的方向移動。由于六氟硅酸是可溶性的絡合物，使得SiO2膜被HF、所溶解，其反應式可表示為： Si02+6HF — H2(SiF6)+2H20顯然，F(xiàn) 和 H+的濃度愈大，反應速度愈快，并且所消耗的F和H+是等量的。它必然要與兩個氫離子結合．生成六氟硅酸(H2SiF6)。 二氧化硅的濕法刻蝕由于在室溫下氫氟酸與二氧化硅的反應速率比較快，所以是濕法蝕刻二氧化硅的最佳溶劑，在刻蝕液中存在如下的電離平衡。通常情況下，是通過控制溶液的濃度和反應溫度來控制反應的速度。 濕法刻蝕的過程(1) 反應物擴散到欲被刻蝕材料的表面；(2) 反應物與被刻蝕材料反應；(3)反應后的產(chǎn)物離開刻蝕表面擴散到溶液中，隨溶液被排出。濕法刻蝕常利用氧化劑(例如刻蝕硅、鋁的硝酸)將被刻蝕材料氧化，形成氧化物(例如SiOAl2O3)，再利用另一溶劑(例如硅刻蝕中的氫氟酸HF、鋁刻蝕中的磷酸H3PO4)來將此氧化物溶解，并隨溶液排除，然后新的氧化層再度形成。這種蝕刻方式也就是所謂的濕法刻蝕技術。因此濕法刻蝕逐漸被干法刻蝕技術取代。一般濕法刻蝕是各向同性的(isotropic)，一次再把光刻圖形轉移到晶片上的同時，腐蝕也會向著橫向進行。第5章 濕法刻蝕工藝技術 簡述濕法刻蝕是利用合適的化學試劑先將未被光刻膠覆蓋的晶片部分分解，然后轉成可溶性的化合物以達到去除的目的。氟基化學氣體等離子體比氯基或溴基等離子體產(chǎn)生較少的顆粒，因為氟產(chǎn)生的刻蝕生成物具有較高的蒸氣壓。研究表明，由于電勢的差異，顆粒產(chǎn)生在等離子體和殼層的界面處。等離子體損傷有時可以通過退火或濕法化學腐蝕消除。另一種器件損傷是能量離子對曝露的柵氧化層的轟擊。一種主要的損傷是非均勻等離子體在晶體管柵電極產(chǎn)生陷阱電荷，引起薄柵氧化硅的擊穿。非常遺憾，聚合物淀積得一個不希望的副作用是工腔中的內(nèi)部部件也被聚合物覆蓋，刻蝕工藝腔需要定期的清洗來去除聚合物或替換掉不能清洗的部件。聚合物鏈有很強的難以氧化和去除的碳氟鍵，然而，這些聚合物又必須在刻蝕完成以后去除，否則器件的成品率和可靠性都會受到影響。能否形成側壁聚合物取決于所使用的刻蝕氣體類型。 聚合物聚合物的形成有時是有意的，是為了在刻蝕圖形的側壁上形成抗腐蝕膜從而防止橫向刻蝕()，這樣做能形成高的各向異性圖形，因為聚合物能阻擋對側壁的刻蝕，增強刻蝕的方向性，從而實現(xiàn)對圖形關鍵尺寸的良好控制。為了去除刻蝕殘留物，有時在刻蝕完成后會進行過刻蝕。長細線條是一些沒有完全去除干凈的細小的被刻蝕材料殘留物，具有電活性，能在圖形之間形成不希望的短路。它的產(chǎn)生有多種原因，例如被刻蝕膜層中的污染物、選擇了不合適的化學刻蝕劑(如刻蝕太快)、腔體中的污染物、膜層中不均勻的雜質分布。 殘留物刻蝕殘留物是刻蝕以后留在硅片表面不想要的材料。這一現(xiàn)象被稱為深寬比相關刻蝕(ARDE)，也被稱為微負載效應?？涛g速率在小窗口圖形中較慢，甚至在具有高深寬比的小尺寸圖形上刻蝕居然停止。難點在于刻蝕工藝必須在刻蝕具有不同圖形密度的硅片上保證均勻性，例如圖形密的硅片區(qū)域，大的圖形間隔和高深寬比圖形。均勻性與選擇比有密切的關系，因為非均勻性刻蝕會產(chǎn)生額外的過刻蝕。當下一層材料正好露出來時，終點檢測器會觸發(fā)劃蝕機控制器而停止刻蝕。干法刻蝕通常不能提供對下一層材料足夠高的刻蝕選擇比?？梢酝ㄟ^下式計算：SR = Ef / Er其中，Ef=被刻蝕材料的刻蝕速率Er=掩蔽層材料的刻蝕速率(如光刻膠)根據(jù)這個公式，選擇比通常表示為一個比值。特別是關鍵尺寸越小，選擇比要求越高。一個高選擇比的刻蝕工藝不刻蝕下面一層材料(刻蝕到恰當?shù)纳疃葧r停止)并且保護的光刻膠也未被刻蝕。它定義為被刻蝕材料的刻蝕速率與另一種材料的刻蝕速率的比()。當刻蝕中要去除掩膜下過量的材料時，會引起被刻蝕材料的上表面向光刻膠邊緣凹進去，這樣就會產(chǎn)生橫向鉆蝕。 刻蝕偏差刻蝕偏差是指刻蝕以后線寬或關鍵尺寸間距的變化()。一些干法等離子體系統(tǒng)也能進行各向同性刻蝕。各向同性的刻蝕剖面是在所有方向上(橫向和垂直方向)以相同的刻蝕速率進行刻蝕，導致被刻蝕材料在掩膜下面產(chǎn)生鉆蝕()面形成的，這帶來不希望的線寬損失。 刻蝕剖面刻蝕剖面指的是被刻蝕圖形的側壁形狀。刻蝕速率的減小是由于在等離子體刻蝕反應過程中會消耗大部分的氣相刻蝕基。要刻蝕硅片表面的大面積區(qū)域，則會耗盡刻蝕劑濃度使劃蝕速率慢下來：如果刻蝕的面積比較小，則刻蝕就會快些?；騯m)t：刻蝕所用的時間(分)刻蝕速率通常正比于刻蝕劑的濃度?？涛g速率用下式來計算：刻蝕速率=△T／t (197。在采用單片工藝的設備中，這是一個很重要的參數(shù)。/min表示，刻蝕窗口的深度稱為臺階高度。在完成了對模板層的刻蝕之后，接著就把所有殘余的光刻膠都去掉，并蒸金屬。這一步驟需要接上兩個刻蝕步驟：一個是刻聚硅氧烷，
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