等離子刻蝕工藝

等離子刻蝕工藝

1、等離子體的產(chǎn)生原理及定義2、等離子刻蝕工藝的目的3、等離子刻蝕基本原理4、等離子體引起的損傷5、等離子體引起的微粒污染及解決方法目錄1、等離子體的產(chǎn)生原理及定義

隨著溫度的升高，一般物質(zhì)依次表現(xiàn)為固體、液體和氣體。它們統(tǒng)稱為物質(zhì)的三態(tài)。如果溫度升高到10e4K甚至10e5K，分子間和原子間的運動十分劇烈，彼此間已難以束縛，原子中的電子具有相當大的動能而擺脫原子核對它的束縛，成為自由電子，原子失去電子變成帶正電的離子。這樣，物質(zhì)就變成了一團由電子和帶正電的的離子組成的混合物，這種混合物叫等離子體。它是利用外加電場的驅(qū)動而形成，并且會產(chǎn)生輝光放電(GlowDischarge)現(xiàn)象。液態(tài)固態(tài)氣態(tài)等離子體等離子體的產(chǎn)生：1、等離子體的產(chǎn)生原理及定義等離子體的產(chǎn)生是由直流(DC)偏壓或交流射頻(RF)偏壓下的電場形成。2

、等離子刻蝕工藝的目的

完整地將掩膜圖形復(fù)制到硅片表面,其范圍涵蓋前端CMOS柵極（Gate）大小的控制,以及后端金屬鋁的刻蝕及Via和Trench的刻蝕。幾乎所有集成電路芯片都需要在等離子體刻蝕技術(shù)情況下完成。它的工藝水平將直接影響到最終產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)技術(shù)的先進性。利用放電產(chǎn)生的游離基與材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)(壓強一般大于10Pa)，形成揮發(fā)性產(chǎn)物，從而實現(xiàn)刻蝕。它的特點是選擇性好、對襯底的損傷較小，但各向異性較差。在VLSI工藝中，等離子刻蝕主要用于去膠和要求不高的壓焊點窗口刻蝕等，該方法不適合于細線條刻蝕。

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等離子刻蝕基本原理

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等離子刻蝕基本原理二氧化硅的干法刻蝕：

SiO2干法刻蝕大多采用含氟化碳的等離子體。

以CF4為例：

CF4(g)→2F(g)+CF2(g)SiO2(s)+4F(g)→SiF4(g)+2O(g)SiO2(s)+2F2(g)→SiF4(g)+2CO(g)反應(yīng)的實質(zhì)，打破C-F、Si-Si鍵，形成揮發(fā)性的Si-F硅鹵化物。

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等離子刻蝕基本原理1）反應(yīng)中氧的作用CF4(g)+O(g)→COF2(g)+2F(g)

氧氣的加入消耗掉部分碳使CF4等離子體中F原子數(shù)對碳原子數(shù)之比上升。所以氧氣的加入導(dǎo)致氟原子濃度增加，因此刻蝕速率被大大提高。3、

等離子刻蝕基本原理2）氫的作用在CF4的等離子體加入少量H2，

其反應(yīng)如下：

H(g)+F(g)→HF(g)混入等離子體中。3、

等離子刻蝕基本原理3、

等離子刻蝕基本原理

在平行電極等離子體反應(yīng)腔體中,被刻蝕物是被置于面積較小的電極上,在這種情況,一個直流偏壓會在等離子體和該電極間形成,并使帶正電的反應(yīng)氣體離子加速撞擊被刻蝕物質(zhì)表面,這種離子轟擊可大大加快表面的化學(xué)反應(yīng),及反應(yīng)生成物的脫附,從而導(dǎo)致很高的刻蝕速率。

等離子體內(nèi)包含有一定量的離子、電子和處于激發(fā)態(tài)的分子。在這些處于激發(fā)態(tài)的離子重新組合時，釋放出來有幾個電子伏特的能量的光子。此外，離子和電子對晶片表面的轟擊，也可能造成機械損傷。

4、等離子體引起的損傷等離子體會在硅片表面造成大量微粒。這些微粒是在等離子體輝光放電過程中，通過化學(xué)反應(yīng)或機械碰撞等形式形成的。由于等離子層邊界與放硅片的電極的電位差，帶負電的粒子懸浮在等離子層界面上，當維持等離子體放電的電源被切斷時，這些粒子就會落到硅片表面上，影響刻蝕的清潔度。在工藝過程即將