半導(dǎo)體制造工藝教案8刻蝕

課題序號 2授課課時 8授課章節(jié)名 稱使用教具

授課班級授課形式主題8、刻 蝕多媒體

0751、2講授1、了解刻蝕工藝2、把握干法刻蝕的應(yīng)用教學(xué)目的3、了解干法刻蝕的質(zhì)量把握干法刻蝕的應(yīng)用教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn)更、補(bǔ)充、刪節(jié)內(nèi)容課外作業(yè)教學(xué)后記

干法刻蝕的質(zhì)量把握授課主要內(nèi)容或板書設(shè)計第8章刻 蝕引言刻蝕工藝干法刻蝕的應(yīng)用干法刻蝕的質(zhì)量把握導(dǎo)入授

主要教學(xué)內(nèi)容及步驟〔Etching〕〔厚度約在數(shù)百到數(shù)十納米〕移掩膜圖形到薄膜上面的目的，如以以下圖?？涛g圖形轉(zhuǎn)移示意圖濕法刻蝕是利用適宜的化學(xué)試劑將未被光刻膠保護(hù)的晶圓局局部解，然后形成可溶性的化合物以到達(dá)去除的目的。干法刻蝕是利用輝光(GlowDischarge)的方法產(chǎn)生帶電離子以及具有高刻圖形轉(zhuǎn)移到晶圓上?？涛g的要求圖形轉(zhuǎn)換的保真度高選擇比均勻性刻蝕的清潔刻蝕工藝濕法刻蝕蝕技術(shù)。濕法刻蝕又稱濕化學(xué)腐蝕，其腐蝕過程與一般化學(xué)反響相像。由不發(fā)生腐蝕或腐蝕速率很慢?？涛g不同材料所選取的腐蝕液是不同的。1)濕法刻蝕的反響生成物必需是氣體或能溶于刻蝕劑的物質(zhì)，否則會造成反響生成物沉淀，從而影響刻蝕正常進(jìn)展。濕法刻蝕是各向異性的，刻蝕中腐蝕液不但浸入到縱向方向，而且也在側(cè)向進(jìn)展腐蝕。濕法刻蝕過程伴有放熱和放氣過程。反響物集中到被刻蝕材料的外表。反響物與被刻蝕材料反響。反響后的產(chǎn)物離開刻蝕外表集中到溶液中，隨溶液被排解。干法刻蝕中，不涉及溶液，所以稱為干法刻蝕。物理刻蝕是利用輝光放電將氣體(比方氬氣)解離成帶正電的離子，再利質(zhì)的原子轟擊出去?；瘜W(xué)刻蝕又叫做等離子刻蝕，它與物理刻蝕完全不同，它是利用等離子體，將反響氣體解離，然后借助離子與薄膜之間的化學(xué)反響，把暴露在等離子體中的薄膜，反響生成揮發(fā)性的物質(zhì)而被真空系統(tǒng)抽離。等離子體的概念等離子體的產(chǎn)生方式放電。射線輻照法射線輻照法是利用各種射線或粒子束輻照而產(chǎn)生等離子體。兩種刻蝕方法的比較但刻蝕時是各向同性腐蝕，也就是說，除了在縱向進(jìn)展腐蝕以外，在橫向上也會有腐蝕，這樣就造成圖形轉(zhuǎn)換時保真度較低，因此，濕法刻蝕不能滿足超大規(guī)模集成電路制造的要求。干法刻蝕與濕法刻蝕效果的比較干法刻蝕的應(yīng)用介質(zhì)膜的刻蝕集成電路工藝中所廣泛用到的介質(zhì)膜主要是SiO2膜及Si3N4膜。二氧化硅的干法刻蝕HWP構(gòu)造圖等離子體集中腔外圍磁場氧的作用在CF4中參與氧后，氧會和CF4反響釋放出F原子，因而增加F原子的含量，則增加了SiSiO2的刻蝕速率，并消耗掉局部C，使得等離子體中碳與氟的比例下降。氫的作用反響氣體在目前的半導(dǎo)體刻蝕制備中，大多數(shù)的干法刻蝕都承受CHF3與氯氣所混合的等離子體來進(jìn)展SiO2的刻蝕。2.氮化硅(Si3N4)的干法刻蝕圓筒形構(gòu)造示意圖多晶硅膜的刻蝕MOS器件中，柵極局部起著核心的作用，因此柵極的寬度需要嚴(yán)格把握MOSMOS器件的特性息息相關(guān)。因此，多晶硅的刻蝕必需嚴(yán)格地將掩膜上的圖形轉(zhuǎn)移到多晶硅薄膜上。此外，刻蝕后的輪廓也很重要，如柵極多晶硅刻蝕后側(cè)壁有傾斜時，將會程度的不同而轉(zhuǎn)變。同時，刻蝕時要求SiSiO2的選擇性要高，假設(shè)多晶硅掩蓋在很薄〔小于20nm〕的柵極氧化層上，假設(shè)氧化層被穿透，氧化層下面的源—漏極間的Si將很快被刻蝕。因此，假設(shè)承受CF4、CF6等氟離成損壞。干法刻蝕的應(yīng)用不均勻。金屬的干法刻蝕的導(dǎo)電性能良好，價格低廉，而且鋁膜的淀積和刻蝕都比較便利，所以鋁的集成度和工藝的進(jìn)一步提高，承受金屬鋁作為電極引線也遇到了困難?！凹獯獭钡默F(xiàn)象，導(dǎo)致鋁引線與MOS管接觸不好。此外，當(dāng)鋁線線條寬度設(shè)計得格外細(xì)小時，由于“電遷移”現(xiàn)象，引發(fā)鋁原子的移動，使得鋁?硅?銅合金來代替金屬鋁。但是，鋁還是目前集成電路和半導(dǎo)體器件中主流的導(dǎo)電引線。鋁的刻蝕鋁合金的刻蝕將晶圓以大量的去離子水清洗?？涛g之后，晶圓還在真空中時以氧氣等離子體將掩膜去除并在鋁合金外表形成氧化層來保護(hù)鋁合金。CF4CHF3，將殘留的氯置換成氟，形成AlF3,或在鋁合金外表形成一層聚合物來隔離鋁合金與氯的接觸。鎢的回蝕銅的腐蝕光刻膠的去除晶圓外表薄膜材料腐蝕完畢，必需將光刻膠去除掉，這一工序稱為去膠。常用的去膠方法有溶劑去膠、氧化去膠和等離子體去膠。下面分別加以闡述。溶劑去膠氧化去膠等離子體去膠等離子體去膠設(shè)備示意圖系統(tǒng)真空度要到達(dá)3×12-2Torr(1Torr=133.322Pa)，然后通入氧氣，并用針型閥門調(diào)整流量。11~12MHz150~200W。通入氧氣的流量干法刻蝕的質(zhì)量把握光學(xué)放射頻譜分析光學(xué)放射原理光學(xué)放射頻譜分析激光干推想量激光干推想量圖形激光束要聚焦在晶圓的被刻蝕區(qū)，且該區(qū)域的面積應(yīng)足夠大。必需對準(zhǔn)在該區(qū)域上，因而增加了設(shè)備鏡片的設(shè)計難度。被激光照耀的區(qū)域溫度上升而影響刻蝕速率，造成刻蝕速率與不受激光照耀區(qū)域的不同。假設(shè)被刻蝕的外表