半導(dǎo)體制程培訓(xùn)CMP和蝕刻pptx

1、半導(dǎo)體制造工藝流程半導(dǎo)體制造工藝流程讓我們和邁博瑞一起成長(zhǎng) Richard_Liu半導(dǎo)體制造工藝流程半導(dǎo)體制造工藝流程讓我們和邁博瑞一起成長(zhǎng) Richard Liu半導(dǎo)體制造工藝流程半導(dǎo)體制造工藝流程刻蝕刻蝕刻蝕Etch，它是半導(dǎo)體制造工藝，微電子IC制造工藝以及微納制造工藝中的一種相當(dāng)重要的步驟。是與光刻相聯(lián)系的圖形化pattern處理的一種主要工藝。*實(shí)際上狹義理解就是光刻腐蝕，先通過(guò)光刻將光刻膠進(jìn)行光刻曝光處理，然后通過(guò)其它方式實(shí)現(xiàn)腐蝕處理掉所需除去的局部。隨著微制造工藝的開(kāi)展。*廣義上來(lái)講，刻蝕成了通過(guò)溶液、反響離子或其它機(jī)械方式來(lái)剝離、去除材料的一種統(tǒng)稱(chēng)，成為微加工制造的一種普適叫法

2、?？涛g2半導(dǎo)體制造工藝流程半導(dǎo)體制造工藝流程干法刻蝕 利用等離子體將不要的材料去除亞微米尺寸下刻蝕器件的最主要方法。濕法刻蝕 利用腐蝕性液體將不要的材料去除。顯而易見(jiàn)，它們的區(qū)別就在于濕法使用溶劑或溶液來(lái)進(jìn)行刻蝕。濕法刻蝕是一個(gè)純粹的化學(xué)反響過(guò)程，是指利用溶液與預(yù)刻蝕材料之間的化學(xué)反響來(lái)去除未被掩蔽膜材料掩蔽的局部而到達(dá)刻蝕目的?？涛g種類(lèi)半導(dǎo)體制造工藝流程半導(dǎo)體制造工藝流程優(yōu)點(diǎn)：各向異性好，選擇比高，可控性、靈活性、重復(fù)性好，細(xì)線條操作平安，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，無(wú)化學(xué)廢液，處理過(guò)程未引入污染，潔凈度高。缺點(diǎn)：本錢(qián)高，設(shè)備復(fù)雜。干法刻蝕方式：濺射與離子束銑蝕 等離子刻蝕Plasma Etching 高

3、壓等離子刻蝕 高密度等離子體HDP刻蝕 反響離子刻蝕RIE干法刻蝕半導(dǎo)體制造工藝流程半導(dǎo)體制造工藝流程濕法刻蝕在半導(dǎo)體工藝中有著廣泛應(yīng)用：磨片、拋光、清洗、腐蝕。優(yōu)點(diǎn)是選擇性好、重復(fù)性好、生產(chǎn)效率高、設(shè)備簡(jiǎn)單、本錢(qián)低缺點(diǎn)是：鉆刻嚴(yán)重、對(duì)圖形的控制性較差，不能用于小的特征尺寸；會(huì)產(chǎn)生大量的化學(xué)廢液。濕法刻蝕半導(dǎo)體制造工藝流程半導(dǎo)體制造工藝流程同性刻蝕半導(dǎo)體制造工藝流程半導(dǎo)體制造工藝流程 什么是什么是Plasma Plasma就是等離子體(臺(tái)灣一般稱(chēng)為電漿), 由氣體電離后產(chǎn)生的正負(fù)帶電離子以及分子, 原子和原子團(tuán)組成. 只有強(qiáng)電場(chǎng)作用下雪崩電離發(fā)生時(shí), Plasma才會(huì)產(chǎn)生. 氣體從常態(tài)到等離子

4、體的轉(zhuǎn)變, 也是從絕緣體到導(dǎo)體的轉(zhuǎn)變. Plasma 一些例子: 熒光燈,閃電等.energygasplasmaeeee半導(dǎo)體制造工藝流程半導(dǎo)體制造工藝流程半導(dǎo)體制造工藝流程半導(dǎo)體制造工藝流程等離子刻蝕過(guò)程半導(dǎo)體制造工藝流程半導(dǎo)體制造工藝流程CMP化學(xué)機(jī)械平坦化 化學(xué)機(jī)械平坦化 Chemical-Mechanical Planarization, CMP，又稱(chēng)化學(xué)機(jī)械研磨Chemical-Mechanical Polishing，是半導(dǎo)體器件制造工藝中的一種技術(shù)，使用化學(xué)腐蝕及機(jī)械力對(duì)加工過(guò)程中的硅晶圓或其它襯底材料進(jìn)行平坦化處理。半導(dǎo)體制造工藝流程半導(dǎo)體制造工藝流程CMP半導(dǎo)體制造工藝流程半

5、導(dǎo)體制造工藝流程1、平坦化有關(guān)的術(shù)語(yǔ)；2、傳統(tǒng)的平坦化技術(shù)；3、化學(xué)機(jī)械平坦化機(jī)理；4、化學(xué)機(jī)械平坦化應(yīng)用。半導(dǎo)體制造工藝流程半導(dǎo)體制造工藝流程未平坦化平滑處理局部平坦化全局平坦化半導(dǎo)體制造工藝流程半導(dǎo)體制造工藝流程p+ 硅襯底硅襯底p 外延層外延層場(chǎng)氧化層場(chǎng)氧化層n+n+p+p+n-阱阱ILD氧化硅氧化硅墊氧墊氧氧化硅氧化硅Metal氮化硅氮化硅頂層頂層?xùn)叛趸瘜訓(xùn)叛趸瘜觽?cè)墻氧化層側(cè)墻氧化層金屬化前氧化層金屬化前氧化層PolyMetalPolyMetal單層金屬I(mǎi)C的外表起伏剖面半導(dǎo)體制造工藝流程半導(dǎo)體制造工藝流程SiO2反刻后的形貌反刻后的形貌光刻膠或光刻膠或SOGSiO2平坦化的材料平坦化

6、的材料不希望的起伏不希望的起伏傳統(tǒng)的平坦化技術(shù)反刻半導(dǎo)體制造工藝流程半導(dǎo)體制造工藝流程BPSG回流的平滑效果回流的平滑效果BPSG淀積的層間介質(zhì)淀積的層間介質(zhì)傳統(tǒng)的平坦化技術(shù)玻璃回流半導(dǎo)體制造工藝流程半導(dǎo)體制造工藝流程ILD-1ILD-2淀積淀積3)ILD-1SOG1)ILD-1烘烤后的烘烤后的SOG2)傳統(tǒng)的平坦化技術(shù)旋涂膜層半導(dǎo)體制造工藝流程半導(dǎo)體制造工藝流程有兩種CMP機(jī)理可以解釋是如何來(lái)進(jìn)行硅片外表平坦化的:1) 外表材料與磨料發(fā)生化學(xué)反響生成一層相對(duì)容易去除的外表層；2這一反響生成的硅片外表層通過(guò)磨料中研磨機(jī)和研磨壓力與拋光墊的相對(duì)運(yùn)動(dòng)被機(jī)械地磨去?；瘜W(xué)機(jī)械平坦化機(jī)理化學(xué)機(jī)械平坦化機(jī)

7、理半導(dǎo)體制造工藝流程半導(dǎo)體制造工藝流程硅片硅片磨頭磨頭轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)盤(pán)磨料磨料磨料噴頭磨料噴頭拋光墊拋光墊向下施加力向下施加力化學(xué)機(jī)械平坦化原理圖化學(xué)機(jī)械平坦化原理圖半導(dǎo)體制造工藝流程半導(dǎo)體制造工藝流程研磨液磨料是平坦化工藝中研磨材料和化學(xué)添加劑的混合物，研磨材料主要是石英，二氧化鋁和氧化鈰，其中的化學(xué)添加劑那么要根據(jù)實(shí)際情況加以選擇，這些化學(xué)添加劑和要被除去的材料進(jìn)行反響，弱化其和硅分子聯(lián)結(jié)，這樣使得機(jī)械拋光更加容易。在應(yīng)用中的通常有氧化物磨料、金屬鎢磨料、金屬銅磨料以及一些特殊應(yīng)用磨料拋光墊通常使用聚亞胺脂(Polyurethane)材料制造，利用這種多孔性材料類(lèi)似海綿的機(jī)械特性和多孔特性，外表有

8、特殊之溝槽，提高拋光的均勻性，墊上有時(shí)開(kāi)有可視窗，便于線上檢測(cè)。通常拋光墊為需要定時(shí)整修和更換之耗材，一個(gè)拋光墊雖不與晶圓直接接觸，但使用售命約僅為45至75小時(shí)。半導(dǎo)體制造工藝流程半導(dǎo)體制造工藝流程研磨液磨料平坦化工藝中研磨材料化學(xué)添加劑的混合物其中的化學(xué)添加劑那么要根據(jù)實(shí)際情況加以選擇石英二氧化鋁氧化鈰氧化物磨料金屬鎢磨料金屬銅磨料特殊應(yīng)用磨料半導(dǎo)體制造工藝流程半導(dǎo)體制造工藝流程氧化硅拋光氧化硅拋光主要被應(yīng)用于平坦化金屬層間淀積的層間介質(zhì)ILD。磨料中的水和氧化硅發(fā)生外表水合作用，從而使氧化硅的硬度、機(jī)械強(qiáng)度等有效降低，在機(jī)械力的作用下將氧化硅去除。半導(dǎo)體制造工藝流程半導(dǎo)體制造工藝流程Si

9、O2 層層拋光墊拋光墊SiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiCMP系統(tǒng)系統(tǒng)(5) 副產(chǎn)物去除副產(chǎn)物去除(1) 磨料噴嘴磨料噴嘴副產(chǎn)物副產(chǎn)物(2) H2O & OH- 運(yùn)動(dòng)到硅片表面運(yùn)動(dòng)到硅片表面 (4) 表面反應(yīng)和表面反應(yīng)和 機(jī)械磨損機(jī)械磨損排水管排水管磨料磨料(3)機(jī)械力將磨料壓到硅片中機(jī)械力將磨料壓到硅片中Si(OH)4旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)SiSiSiCMP氧化硅原理圖半導(dǎo)體制造工藝流程半導(dǎo)體制造工藝流程金屬拋光金屬拋光與氧化硅拋光機(jī)理有一定的區(qū)別，采用氧化的方法使金屬氧化物在機(jī)械研磨中被去除。半導(dǎo)體制造工藝流程半導(dǎo)體制造工藝流

10、程拋光墊拋光墊2) 機(jī)械磨除機(jī)械磨除旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)1) 表面刻蝕表面刻蝕 和鈍化和鈍化3) 再鈍化再鈍化磨料磨料向下施加力向下施加力金屬金屬氧化硅氧化硅金屬金屬氧化硅氧化硅金屬金屬金屬CMP的原理半導(dǎo)體制造工藝流程半導(dǎo)體制造工藝流程半導(dǎo)體制造工藝流程半導(dǎo)體制造工藝流程清洗在拋光工藝過(guò)程中，磨料和被拋光對(duì)象都會(huì)造成硅片的沾污，清洗的主要目的就是為了去除這些沾污物質(zhì)，使硅片的質(zhì)量不致受到影響。所采用到的清洗設(shè)備有毛刷洗擦設(shè)備、酸性噴淋清洗設(shè)備、兆聲波清洗設(shè)備、旋轉(zhuǎn)清洗枯燥設(shè)備等。清洗步驟主要有氧化硅清洗、淺溝槽隔離清洗、多晶硅清洗、鎢清洗、銅清洗等。半導(dǎo)體制造工藝流程半導(dǎo)體制造工藝流程應(yīng)用化學(xué)機(jī)械拋光主要用于以下幾個(gè)方面: 深槽填充的平面化 接觸孔和過(guò)孔中的金屬接頭的平面化 生產(chǎn)中間步驟中氧化層和金屬間電介層的平面化 半導(dǎo)體制造工藝流程半導(dǎo)體制造工藝流程CMP技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)： 1能獲得全局平坦化； 2各種各樣的硅片外表能被平坦化； 3在同一次拋光過(guò)程中對(duì)平坦化多層材料有用； 4允許制造中采用更嚴(yán)格的設(shè)計(jì)規(guī)那么并采用更多的互連層； 5提供制作金屬圖形的一種方法。 6. 由于減小了外表起伏，從而能改善金屬臺(tái)階覆蓋； 7能提高亞微米器件和電路的可靠性、速度和成品率； 8CMP是一種減薄表層材料的工藝并能去除外表缺陷； 9不使用在干法刻蝕工藝中常用的危險(xiǎn)氣體。半導(dǎo)體制造工藝流程半導(dǎo)體制造工藝流程