圖形刻蝕技術(shù)

第7章：圖形刻蝕技術(shù)

(Chapter11)ImplantDiffusionTest/SortEtchPolishPhotoCompletedwaferUnpatternedwaferWaferstartThinFilmsWaferfabrication(front-end)問題：常見的刻蝕對象：SiO2、Si3N4、Poly-Si、磷硅玻璃、鋁或鋁合金、襯底材料等即：金屬刻蝕、介質(zhì)刻蝕、硅（半導體）刻蝕PhotoresistmaskFilmtobeetched(a)Photoresist-patternedsubstrate(b)SubstrateafteretchPhotoresistmaskProtectedfilmEtchBias、Undercut、SlopeandOveretch(a)BiasResistFilmSubstrateWbWaUndercutSubstrateResistFilmOveretchS=EfErEfNitrideOxideEr選擇比：SEf=被刻蝕材料的刻蝕速率Er=掩蔽層材料的刻蝕速率對刻蝕的基本要求：圖形的高保真：橫向腐蝕和各向異性腐蝕刻蝕剖面：選擇比：光刻膠和不同材料的腐蝕速度關(guān)鍵尺寸（CD）控制均勻性：小線條和大硅片清潔：殘渣沾污損傷：7.1.濕法腐蝕：即，化學腐蝕(S11.1)8.1.1腐蝕液：SiO2： HF:NH4F:H2O=3毫升：6克：10毫升 （36°C）Al： H2PO4、70~80°C、乙醇稀釋Si3N4：H2PO4、 H2PO4：HNO3=3：1（SiO2膜） HF（Cr膜）其它 定向腐蝕(P265~263)7.1.2刻刻蝕蝕中中的的質(zhì)質(zhì)量量問問題題：：圖形形畸畸變變：：曝曝光光時時間間、、顯顯影影時時間間、、刻蝕蝕速速度度浮膠膠：：粘粘附附、、前前烘烘時時間間、、曝曝光光時時間間、、顯顯影影時時間間、、刻蝕蝕速速度度、、腐腐蝕蝕液液毛刺刺和和鉆鉆蝕蝕：：清清潔潔、、顯顯影影時時間間、、腐蝕蝕液液針孔孔：：膜膜厚厚不不足足、、曝曝光光不不足足、、清清潔潔、、掩掩膜膜版版小島島：：曝曝光光、、清清潔潔、、濕濕法法顯顯影影、、掩掩膜膜版版濕法法腐腐蝕蝕工工藝藝的的特特點點：：速度度快快，，成成本本底底，，精精度度不不高高。。7.2.干干法法腐腐蝕蝕：：即即，，等等離離子子刻刻蝕蝕Section11.3（（重重點點閱閱讀讀））7.2.1.原原理理和和特特點點：：是一一種種物物理理-化化學學刻刻蝕蝕；；是一一種種選選擇擇性性很很強強的的刻刻蝕蝕在低低壓壓中中進進行行，，污污染染小小與去去膠膠工工藝藝同同時時進進行行表面面損損傷傷置入入等等離離子子場場中中的的分分子子因因等等離離子子能能量量的的激激勵勵生生成成了了性性的的游離離基基分分子子、、原原子子，，以以這這些些活活性性游游離離基基分分子子、、原原子子引引起起的化化學學反反應(yīng)應(yīng)，，形形成成揮揮發(fā)發(fā)性性產(chǎn)產(chǎn)物物，，而而使使被被蝕蝕物物剝剝離離去去掉掉。?；钚孕杂斡坞x離基基分分子子、、原原子子不不受受電電場場影影響響，，因因而而各各向向同同性性。。RF裝置置：：RootspumpProcessgasesExhaustGas-flowcontrollerPressurecontrollerGaspanelRFgeneratorMatchingnetworkMicrocontrollerOperatorInterfaceGasdispersionscreenElectrodesEndpointsignalPressuresignalRoughingpumpWaferF基基刻刻蝕蝕原原理理：：（（SiO2為例例））CF42F+CF2（游游離離基基））SiO2+4FSiF4+2OSiO2+2CF2SiF4+2COCl基……等離子激激發(fā)8) By-productremoval1) EtchantgasesenterchamberSubstrateEtchprocesschamber2) Dissociationofreactantsbyelectricfields5) Adsorptionofreactiveionsonsurface4) Reactive+ionsbombardsurface6) SurfacereactionsofradicalsandsurfacefilmExhaustGasdeliveryRFgeneratorBy-products3) Recombinationofelectronswithatomscreatesplasma7) Desorptionofby-productsCathodeAnodeElectricfieldllAnisotropicetchIsotropicetch氧的作用用：加快快氫的作用用：減慢慢高分子生生成：刻刻蝕速度度、選擇擇性反應(yīng)氣體體：CF4、CHF3、CF6SeeTable11.3InGaAs刻刻蝕仿真真刻蝕前結(jié)結(jié)構(gòu)PIN結(jié)結(jié)構(gòu)。10um厚的本本征InP襯底底，在襯襯底上生生長3um厚的的摻雜Si濃度度為2××1018的InP層（N＋），然后后再淀積積3um厚的Si摻雜雜4×1016的n－,InGaAs，InGaAs中In的組組分為0.53。上層層淀積1um厚厚的InP，摻摻雜為2×1018（P＋）。刻蝕蝕阻擋層層采用Si3N4，厚度1um。。Rate.EtchMachine=PEMach\Plasma\Pressure=3.75Tgas=300.0Tion=3000.0Vpdc=32.5Vpac=32.5\Lshdc=0.005Lshac=0.0\Freq=13.56Nparticles=4000\Mgas=40.0Mion=40.0\Constant\Energy.Div=50\Qio=1.7e-19Qcht=2.1e-19#DefinetheplasmaetchparametersforInGaAsRate.EtchMachine=PEMach\Plasma\Material=InGaAs\k.i=1.1k.f=k.d=等離子體刻蝕蝕中可以改變變的參數(shù)及默默認值等離子體腔腔及刻蝕氣體的物理理特性刻蝕氣體的的化學特性性[PRESSURE=<n>]＃＃定義等離離子體刻蝕蝕機反應(yīng)腔腔的壓強[TGAS=<n>]＃＃定義義等離子體體刻蝕機反反應(yīng)腔中氣氣體的溫度度[TION=<n>]＃＃定義義等離子體體刻蝕機反反應(yīng)腔中離離子的溫度度[VPDC=<n>]＃＃等離子子體外殼的的DC偏壓壓[VPAC=<n>]＃＃等離離子外殼和和電珠之間間的AC電電壓[LSHDC=<n>]＃＃外殼的的平均厚度度[LSHAC=<n>]＃＃外殼殼厚度的AC組成[FREQ=<n>]＃＃AC電流的的頻率[NPARTICLES=<n>]＃＃用蒙托托卡諾計算算來自等離離子體的離離子流的顆顆粒數(shù)[MGAS=<n>]＃＃氣體原子子的原子質(zhì)質(zhì)量[MION=<n>]＃＃等離子子體離子的的原子量[(CHILD.LANGM|COLLISION|LINEAR|CONSTANT)]＃計算等等離子體外外殼的電壓壓降的模型型，默認為為CONSTANT[MAX.IONFLUX=<n>][IONFLUX.THR=<n>][K.I=<n>]＃定義義等離子體體刻蝕速率率的線性系系數(shù)[K.F]#定定義化學流流相關(guān)的等等離子刻蝕蝕速率[K.D]#定定義淀積流流量相關(guān)的的等離子體體刻蝕速率率各參數(shù)的意意義：改變刻蝕腔腔壓強刻蝕腔壓強強越大，刻刻蝕速率變變小、刻蝕蝕效果也變變差。這從離子的的能量－角角度分布中中也可以得得出結(jié)論改變氣體溫溫度刻蝕腔中氣氣體的溫度度高時刻蝕蝕剖面要好好，但影響響較小改變離子溫溫度離子溫度低低時刻蝕效效果要好，，但刻蝕速速率幾乎不不變改變ac偏偏壓AC偏壓變變化時，刻刻蝕體現(xiàn)不不出差別改變dc偏偏壓DC偏壓大大時刻蝕效效果要好，，刻蝕速率率幾乎不變變改變等離子子體刻蝕速速率的線性性部分等離子體刻刻蝕速率的的線性系數(shù)與刻蝕蝕速率成線線性改變刻蝕腔腔壓強時的的刻蝕剖面面改變刻蝕腔腔壓強對離離子的能量量－角度分分布的影響響壓強較小時時，離子的的方向性要要好各向異性刻刻蝕Section11.3（（重點閱閱讀）反應(yīng)離子刻刻蝕（RIE）ReactiveIonEtch與前面的的等離子刻刻蝕相比，，等離子體體的激勵增增大，反應(yīng)應(yīng)氣體發(fā)生生了電子從從原子脫離離出去的正正離子化，，成為離子子和游離基基分子、原原子混在一一起的狀態(tài)態(tài)。先是游游離基分子子、原子被被吸附在待待蝕物上產(chǎn)產(chǎn)生反應(yīng)產(chǎn)產(chǎn)物，離子子在電場中中加速并向向基片垂直直轟擊，加加快反應(yīng)產(chǎn)產(chǎn)物的脫離離，且在待待蝕物上形形成損傷——吸附活性性點，加快快底部刻蝕蝕速率，實實現(xiàn)各向異異性刻蝕。。Reactive+ionsbombardsurfaceSurfacereactionsofradicals+surfacefilmDesorptionofby-productsAnisotropicetchIsotropicetchSputteredsurfacematerialChemicalEtchingPhysicalEtchingChemicalVersusPhysicalDryPlasmaEtching工藝控制RF功率測測量與控制制真空測量與與控制等離子場測測量與控制制溫度測量與與控制工藝條件對對結(jié)果的影影響側(cè)壁鈍化提提高各向異異性PlasmaionsResistOxidePolymerformationSilicon刻蝕終點——診斷和控控制技術(shù)（（簡述）終點監(jiān)視儀儀—等離子子體發(fā)射光光譜（0ES）掃描單色光光譜儀殘余氣體分分析（RGA）/質(zhì)質(zhì)譜分析射頻和偏置置電壓也可可以終點檢檢測信號檢測Measureetchrateat5to9locationsoneachwafer,thencalculateetchuniformityforeachwaferandcomparewafer-to-wafer.Randomlyselect3to5wafersinalot損傷（11.7閱讀讀）習題：列出出5點以上上干法刻蝕蝕的優(yōu)點和和3點以上上的工藝注注意事項。。剝離技術(shù)：：（11.9)犧牲層縷空空刻蝕熱隔離是陣陣列設(shè)計的的關(guān)鍵2陣列版版圖的設(shè)計計1熱隔離離結(jié)構(gòu)的設(shè)設(shè)計與分析析=1.73××10-6（W/K））c引線制制作流程e鏤空結(jié)結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)現(xiàn)d懸臂梁梁圖形的制制作（SEM照照片）9、靜夜四無無鄰，荒居居舊業(yè)貧。。。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、雨中黃葉樹樹，燈下白頭頭人。。09:02:1509:02:1509:0212/29/20229:02:15AM11、以我獨沈沈久，愧君君相見頻。。。12月-2209:02:1509:02Dec-2229-Dec-2212、故故人人江江海海別別，，幾幾度度隔隔山山川川。。。。09:02:1509:02:1509:02Thursday,December29,202213、乍見見翻疑疑夢，，相悲悲各問問年。。。12月月-2212月月-2209:02:1509:02:15December29,202214、他鄉(xiāng)生生白發(fā)，，舊國見見青山。。。29十十二月20229:02:15上午午09:02:1512月-2215、比比不不了了得得就就不不比比，，得得不不到到的的就就不不要要。。。。。十二二月月229:02上上午午12月月-2209:02December29,202216、行動動出成成果，，工作作出財財富。。。2022/12/299:02:1609:02:1629December202217、做前，能能夠環(huán)視四四周；做時時，你只能能或者最好好沿著以腳腳為起點的的射線向前前。。9:02:16上上午9:02上上午09:02:1612月-229、沒有失敗，，只有暫時停停止成功！。。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、很多事情情努力了未未必有結(jié)果果，但是不不努力卻什什么改變也也沒有。。。09:02:1609:02:1609:0212/29/20229:02:16AM11、成功就就是日復復一日那那一點點點小小努努力的積積累。。。12月-2209:02:1609:02Dec-2229-Dec-2212、世間間成事事，不不求其其絕對對圓滿滿，留留一份份不足足，可可得無無限完完美。。。09:02:1609:02:1609:02Thursday,December29,202213、不不知知香香積積寺寺，，數(shù)數(shù)里里入入云云峰峰。。。。12月月-2212月月-2209:02:1609:02:16December29,202214、意志志堅強強的人人能把把世界界放在在手中中像泥泥塊一一樣任任意揉揉捏。。29十十二二月20229:02:16上上午09:02:1612月月-2215、楚塞三三湘接，，荊門九九派通。。。。十二月229:02上午午12月-2209:02December29,202216、少年十五五二十時，，步行奪得得胡馬騎。。。2022/12/299:02:1609:02:1629December202217、空山新雨后后，天氣晚來來秋。。9:02:16上午9:02上上午09:02:1612月-229、楊柳柳散和和風，，青山山澹吾吾慮。。。12月月-2212月月-22Thursday,December29,202210、閱閱讀讀一一切切好好書書如如同同和和過過去去最最杰杰出出的的人人談?wù)勗捲?。?9:02:1609:02: