第八章 (2)刻蚀VIP免费

第八章刻蚀集成电路工艺原理第八章刻蚀第八章刻蚀(Etching)(Etching)§8.1引言§8.2湿法腐蚀技术§8.3干法刻蚀技术第八章刻蚀集成电路工艺原理§8§8.1.1引言引言在淀积薄膜后，需要通过刻蚀，选择性地除去一些薄膜，以留下需要的图形。第八章刻蚀集成电路工艺原理第八章刻蚀集成电路工艺原理Illustrationofundercutting(directionality)andselectivityissues.•最重要的问题是选择性和方向性Usuallyselectivity,anddirectionalityarethefirstorderissues.第八章刻蚀集成电路工艺原理a)刻蚀在横向(lateral)和纵向(Vertical)同时发生。b)会出现光刻胶的钻蚀(erode)c)刻蚀剂会腐蚀衬底从而改变衬底形貌Actualetchprofiles.A.Lateraletchingundermask.B.Roundedphotoresistwhichisfurthererodedduringetching,leadingtoevenmorelateraletching.Balsoillustratesetchselectivity.方向性选择性第八章刻蚀集成电路工艺原理刻蚀特性刻蚀特性刻蚀速率R(etchrate)单位时间刻蚀的薄膜厚度。刻蚀均匀性(etchuniformity)一个硅片或多个硅片或多批硅片上刻蚀速率的变化选择性S(Selectivity)不同材料之间的刻蚀速率比各项异性度A(Anisotropy)刻蚀的方向性A=0,各项同性；A=1,各项异性掩膜版下刻蚀(Undercut)MeasureofthelateralextentoftheetchpersideUniformitylowhighlowhighRRRRURhigh:最大刻蚀速率;Rlow:最小刻蚀速率第八章刻蚀集成电路工艺原理刻蚀的方向性(etchdirectionality)衡量不同方向上的相对刻蚀速率横向(lateral),纵向(vertical)各项同性腐蚀(Isotropicetch)在所有方向刻蚀速率相同(一般对化学反应）各项异性腐蚀(Anisotropicetch)在不同方向刻蚀速率不同。（一般针对物理刻蚀，如溅射等）刻蚀的方向性刻蚀的方向性(directionality)(directionality)第八章刻蚀集成电路工艺原理各向异性度Af(DegreeofAnisotropy)定义：Af＝1－V1/VvVl:横向(lateral)腐蚀速率;Vv:纵向(Vertical)腐蚀速率,Af小:各向异性腐蚀程度小Af大:横向腐蚀小当范围内，代表各向异性腐蚀10Af第八章刻蚀集成电路工艺原理(a)各向异性腐蚀的极端情况，无横向腐蚀(b)垂直腐蚀和横向腐蚀相等，腐蚀图形的边缘形状为1/4圆弧,此时B＝2hfhf膜厚一般是介于(a)(b)之间第八章刻蚀集成电路工艺原理腐蚀偏差B腐蚀图形与抗蚀剂图形的横向尺寸差B＝df-dm第八章刻蚀集成电路工艺原理第八章刻蚀集成电路工艺原理各向异性度Af和腐蚀偏差B的关系第八章刻蚀集成电路工艺原理刻蚀的选择性刻蚀的选择性(Selectivity)(Selectivity)Rf:对薄膜(film)的刻蚀速率Rm：对掩膜版(mask)或衬底的刻蚀速率一般要求Sfm~25-50之间比较合理。S值的大小和工艺参数相关：–湿法刻蚀过程：和腐蚀剂化学、浓度、温度等有关–干法刻蚀过程：和等离子体参数、等离子体化学、气压、气体流量等有关mffmRRS第八章刻蚀集成电路工艺原理第八章刻蚀集成电路工艺原理Usuallyhighlyanisotropic(almostverticalprofiles)andhighlyselectiveetching(ratiosof25-50)aredesired,butthesecanbedifficulttoachievesimultaneously.通常希望有高异性度(几乎垂直的剖面)和高选择性(刻蚀比为25-50),当然很难同时做到第八章刻蚀集成电路工艺原理过腐蚀过腐蚀overetchoveretch如超过Ws=Wr这一点还继续进行腐蚀，就出现过腐蚀•一般情况，都要求过腐蚀，以保证所有窗口干净•有些情况需过腐蚀，弥补薄膜的不均匀性为了去除台阶边的残余材料也需过腐蚀第八章刻蚀集成电路工艺原理往往主刻蚀和过腐蚀采用不同的刻蚀工艺，可以提高刻蚀选择性。光学探测器可以自动停止主刻蚀，开始过腐蚀第八章刻蚀集成电路工艺原理第八章刻蚀集成电路工艺原理负载效应(LoadingEffect)宏观负载效应（MicroLoading)不同晶片面积的刻蚀速率是不同的，不同晶片间的刻蚀速率差为宏观负载效应微观负载效应(MicroLoading)较小的窗口刻蚀速率较大的窗口慢第八章刻蚀集成电路工艺原理ULSIULSI对腐蚀的要求对腐蚀的要求得到满意的剖面(desiredprofile)最小的过腐蚀(undercut)或偏差(bias)选择性好（Selectivity)均匀性好，可重复性好(Uniformandreproducible)对表面和电路损伤最小(M...