集成電路制造工藝 課件 6光刻工藝2

光刻工藝第二講光刻工藝過程微電子四大基本工藝之——一、復(fù)習(xí)光刻工藝就是將掩膜版上的幾何圖形轉(zhuǎn)移到硅片表面的工藝過程。光刻工藝分為光刻和刻蝕。光刻(lithography)：通過光化學(xué)反應(yīng)，將光刻版（mask）上的圖形轉(zhuǎn)移到光刻膠上?？涛g(Etch)：通過腐蝕，將光刻膠上圖形完整地轉(zhuǎn)移到Si片上光刻總的質(zhì)量要求為：

①條寬符合指標(biāo)要求

②套刻精度符合指標(biāo)要求

③膠厚符合指標(biāo)要求

④無缺陷

⑤膠圖形具有較好的抗腐蝕能力光刻的目的：1.在晶圓表面建立盡可能接近設(shè)計(jì)規(guī)則中所要求尺寸的圖形。2.在晶圓表面正確定位圖形。光刻三要素：①光刻機(jī)②光刻版（掩膜版）③光刻膠光刻膠分為正膠和負(fù)膠。掩膜版分亮場(chǎng)（明場(chǎng)）掩膜版和暗場(chǎng)掩膜版

光刻膠①正膠：顯影時(shí)，感光部分溶解，未感光部分不溶解；②負(fù)膠：顯影時(shí)，感光部分不溶解，不感光部分溶解。光刻需要在潔凈室（CleanRoom）完成潔凈等級(jí)：塵埃數(shù)/m3；（塵埃尺寸為0.5μm）

10萬級(jí)：≤350萬，單晶制備；

1萬級(jí)：≤35萬，封裝、測(cè)試；

1000級(jí)：≤35000，擴(kuò)散、CVD；

100級(jí)：≤3500，光刻、制版；深亞微米器件（塵埃尺寸為0.1μm）

10級(jí)：≤350，光刻、制版；1級(jí)：≤35，光刻、制版；二、生產(chǎn)線的工藝中，光刻工序?qū)哟我话阌校簩?duì)不同的工藝流程，光刻的層次可能會(huì)有所不同，一個(gè)典型的1.0微米單多晶雙鋁工藝一般需要有如下的光刻層次：阱，有源區(qū)，場(chǎng)注，多晶，N-LDD，N+S/D，P+S/D，接觸孔，孔注，金屬-1，通孔，金屬-2，鈍化孔。注：N-LDD——輕摻雜、漏注入工藝。隨著柵的寬度不斷減小，柵下的溝道長(zhǎng)度也不斷減小。這就增加源漏間電荷穿通的可能性，并引起不希望的溝道漏電流。LDD工藝就是為了減少這些溝道漏電流的發(fā)生。其中，有源區(qū)，多晶，接觸孔，金屬-1，通孔，金屬-2我們稱之為關(guān)鍵層。因?yàn)椋?/p>

①直接影響器件的電學(xué)性能或?qū)ψ罱K成品率有重大影響

②條寬要求最嚴(yán)格

③套刻精度要求最嚴(yán)格CMOS工藝流程中的主要制造步驟Oxidation(Fieldoxide)SiliconsubstrateSilicondioxideoxygenPhotoresistDevelopoxidePhotoresistCoatingphotoresistMask-WaferAlignmentandExposureMaskUVlightExposedPhotoresistexposedphotoresistGSDActiveRegionstopnitrideSDGsiliconnitrideNitrideDepositionContactholesSDGContactEtchIonImplantationresistoxDGScanningionbeamSMetalDepositionandEtchdrainSDGMetalcontactsPolysiliconDepositionpolysiliconSilanegasDopantgasOxidation(Gateoxide)gateoxideoxygenPhotoresistStripoxideRFPowerIonizedoxygengasOxideEtchphotoresistoxideRFPower

IonizedCF4gasPolysiliconMaskandEtchRFPoweroxideIonizedCCl4gaspolygateRFPower1. 雙阱工藝2. 淺槽隔離工藝3. 多晶硅柵結(jié)構(gòu)工藝4. 輕摻雜漏(LDD)注入工藝5. 側(cè)墻的形成6. 源/漏（S/D）注入工藝7. 接觸孔的形成8. 局部互連工藝9. 通孔1和金屬塞1的形成10.金屬1互連的形成11.通孔2和金屬2的形成12.金屬2互連的形成13.制作金屬3、壓點(diǎn)及合金14.參數(shù)測(cè)試PassivationlayerBondingpadmetalp+SiliconsubstrateLIoxideSTIn-wellp-wellILD-1ILD-2ILD-3ILD-4ILD-5M-1M-2M-3

M-4Polygatep-Epitaxiallayerp+ILD-6LImetalViap+p+n+n+n+2314567891011121314CMOS制作步驟

1襯底準(zhǔn)備P+

單晶基片PP單晶片外延片外延層P-Sub2

氧化、光刻N(yùn)-阱(nwell)3

N-阱注入，N-阱推進(jìn),清潔表面P-Sub4長(zhǎng)薄氧、長(zhǎng)氮化硅、光刻場(chǎng)區(qū)(active反版)P-SubP-Sub5場(chǎng)區(qū)氧化（LOCOS）,清潔表面

利用氮化硅抗高溫氧化的作用，實(shí)現(xiàn)場(chǎng)區(qū)氧化——局部氧化，提高場(chǎng)開啟MOS管閾值電壓，降低氧化層臺(tái)階高度。

(場(chǎng)區(qū)氧化前可做N管場(chǎng)區(qū)注入和P管場(chǎng)區(qū)注入）P-Sub6柵氧化,淀積多晶硅，多晶硅N+摻雜

反刻多晶（polysilicon—poly)7

P+active注入（Pplus）

（

硅柵自對(duì)準(zhǔn)：利用硅柵的遮蔽作用形成PMOS溝道，實(shí)現(xiàn)溝道與硅柵自對(duì)準(zhǔn)，提高PMOS溝道尺寸的精度，減小寄生電容）P-SubP-SubP-Sub8

N+active注入（Nplus——Pplus反版）

（

硅柵自對(duì)準(zhǔn)：利用硅柵的遮蔽作用形成NMOS溝道，實(shí)現(xiàn)溝道與硅柵自對(duì)準(zhǔn)，提高NMOS溝道尺寸的精度，減小寄生電容）P-SubP-SubP-Sub9淀積BPSG，光刻接觸孔(contact)，回流P-SubP-Sub10蒸鍍金屬1，反刻金屬1（metal1)P-Sub11絕緣介質(zhì)淀積，平整化，光刻通孔(via)P-SubP-Sub12蒸鍍金屬2，反刻金屬2（metal2)P-Sub13鈍化層淀積，平整化，光刻鈍化窗孔(pad)P-Sub14光刻掩膜版簡(jiǎn)圖匯總N阱

有源區(qū)

多晶

Pplus

Nplus

引線孔

金屬1

通孔

金屬2

鈍化窗口

N阱CMOS集成電路工藝中MOS管的特點(diǎn)

所有NMOS管的襯底都是統(tǒng)一的P型襯底，接電路最低電位（一般為地GND）

同一個(gè)N阱中的PMOS管的襯底都是同一個(gè)N阱，接相應(yīng)電路的最高電位（一般為電源VDD）P-SubN-well

MOS器件的源漏區(qū)是相互對(duì)稱的，因此源漏可以互換，源漏只是根據(jù)工作電位的高低來區(qū)分。三、詳細(xì)介紹光刻工藝流程主要步驟：曝光、顯影、刻蝕0涂膠前的Si片處理(SiO2光刻)——預(yù)處理

SiO2:親水性；

光刻膠：疏水性；①脫水烘焙:去除水分②HMDS：增強(qiáng)附著力HMDS：六甲基乙硅氮烷，(CH3)6Si2NH作用：去掉SiO2表面的-OH三、詳細(xì)介紹光刻工藝流程預(yù)處理

由于襯底表面存在氫氧基團(tuán)，使疏水的光刻膠無法與親水表面結(jié)合良好。一般情況下，正膠若不進(jìn)行預(yù)處理，在顯影時(shí)膠條會(huì)被沖掉。涂膠前的硅片表面必須清潔和干燥，若表面有水分，會(huì)嚴(yán)重影響膠對(duì)硅片的黏附。預(yù)處理一般使用HMDS，為hexamethyldisilazane的英文縮寫，六甲基二硅胺烷，化學(xué)分子式為：（CH3）3Si-NH-Si（CH3）3預(yù)處理反應(yīng)式為：2H2O+（CH3）3Si-NH-Si（CH3）3=2（CH3）3SiO+NH3預(yù)處理預(yù)處理影響氣相涂布質(zhì)量的主要因素有：①溫度②時(shí)間③HMDS質(zhì)量HMDS處理工藝為130℃/55s，確認(rèn)HMDS的效果用接觸角計(jì)測(cè)量，一般要求大于65度.預(yù)處理注意事項(xiàng)：①預(yù)處理完的硅片應(yīng)盡快涂膠，以免表面吸附空氣中的水分，降低增粘效果。但同時(shí)也要充分冷卻，因硅片的溫度對(duì)膠厚有很大的影響。②反復(fù)預(yù)處理反而會(huì)降低增粘效果。③HMDS的瓶蓋打開后，其壽命有限。1涂膠對(duì)涂膠總的質(zhì)量要求為：

①膠厚符合指標(biāo)要求

②均勻性符合指標(biāo)要求

③缺陷少

④去邊整齊

⑤硅片背面沾污小三、詳細(xì)介紹光刻工藝流程涂膠的一般過程為：(以SVG88為例)接片對(duì)中→穩(wěn)定轉(zhuǎn)速→滴膠→慢速勻膠→快速勻膠→硅片底部清洗→硅片頂部去邊→快速甩干

涂膠主要控制膠厚及膠厚的均勻性。膠厚主要與光刻膠的粘度和涂膠時(shí)的轉(zhuǎn)速有關(guān)。對(duì)于同一種光刻膠，其膜厚主要受涂膠時(shí)的轉(zhuǎn)速影響，轉(zhuǎn)速越大，膠厚越薄，一般工藝常用MOTOR轉(zhuǎn)速在3000到5500之間，這時(shí)膜厚的穩(wěn)定性較好。影響膜厚均勻性的因素主要有：環(huán)境溫度環(huán)境濕度排風(fēng)凈壓力光刻膠溫度旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的精度和重復(fù)性、預(yù)旋轉(zhuǎn)速度、預(yù)旋轉(zhuǎn)時(shí)間、最終旋轉(zhuǎn)速度、最終旋轉(zhuǎn)時(shí)間和最終旋轉(zhuǎn)加速度、噴膠狀況和回吸量等因素。涂膠（環(huán)境溫度影響）

環(huán)境溫度的變化大大影響了圓片表面的涂膠均勻性。將環(huán)境溫度設(shè)定于攝氏23度，當(dāng)環(huán)境溫度變化而其它條件基本不變時(shí)，溶劑的揮發(fā)隨溫度的升高而加快。環(huán)境溫度超過23度就會(huì)引起圓片邊緣的膜厚的增長(zhǎng)，從而影響圓片表面涂膠的均勻性。環(huán)境溫度低于23度時(shí)，由于溶劑的揮發(fā)相對(duì)比較慢，膠的流動(dòng)性稍好。因此膜厚在圓片半徑中間減少，在旋轉(zhuǎn)的過程中，溶劑也在不停地?fù)]發(fā),造成中間比邊緣的粘性要小。因此，無論在何種溫度下，邊緣的膠厚都會(huì)有所增長(zhǎng)。涂膠（環(huán)境濕度影響）

環(huán)境濕度的變化也影響了圓片表面的涂覆均勻性。在其它條件基本恒定的情況下，溶劑的揮發(fā)隨著環(huán)境濕度的降低而加快，平均膜厚對(duì)濕度的變化是：每1%的濕度降低會(huì)引起9%的膜厚增長(zhǎng)；當(dāng)環(huán)境濕度高于55%時(shí)，溶劑的揮發(fā)被抑制，會(huì)出現(xiàn)圓片邊緣比中心厚的不均勻現(xiàn)象。

當(dāng)環(huán)境濕度小于40%時(shí)，溶劑的揮發(fā)加快，會(huì)出現(xiàn)圓片中心比邊緣厚的不均勻現(xiàn)象。涂膠（排風(fēng)靜壓力影響）

排風(fēng)靜壓力的變化大大影響了圓片表面的涂膠均勻性隨著排風(fēng)風(fēng)速（靜壓力）的增長(zhǎng)，腔內(nèi)不均勻的蒸氣濃度造成圓片中心和邊緣之間失去平衡，從而影響圓片表面的涂膠均勻性。涂膠（光刻膠溫度影響）光刻膠溫度自環(huán)境溫度的升高影響了圓片表面的涂膠均勻性。隨著光刻膠溫度的升高，使溶劑揮發(fā)加快，引起光刻膠流動(dòng)性降低，膜厚增加，特別在圓片中心較熱的膠滴使其表面溫度升高，那么圓片中心的膜厚遠(yuǎn)大于邊緣的膜厚，使圓片表面膠厚不均勻。涂膠（其他因素影響）

旋轉(zhuǎn)時(shí)間、旋轉(zhuǎn)速度、旋轉(zhuǎn)滴膠量這些因素也會(huì)影響表面涂膠的均勻性，而這些因素與旋轉(zhuǎn)涂膠機(jī)的設(shè)置有關(guān)，其影響的程度在旋轉(zhuǎn)涂膠機(jī)的設(shè)置中應(yīng)加以考慮。旋轉(zhuǎn)時(shí)間、旋轉(zhuǎn)速度、滴膠量這些參數(shù)在達(dá)到某一數(shù)值之后，對(duì)膠厚均勻性的影響基本不變。

涂膠容易出現(xiàn)的問題：表面有氣泡彗星狀或閃光狀條痕中央圓圈涂膠容易出現(xiàn)的問題：有未涂區(qū)域涂膠容易出現(xiàn)的問題：針孔或回濺2前烘：

作用：

①驅(qū)趕膠中的溶劑

②提高膠對(duì)襯底的黏附性

③提高膠的抗腐蝕能力

④優(yōu)化膠的光學(xué)吸收特性

⑤提高涂膠的均勻性

⑥提高條寬控制能力三、詳細(xì)介紹光刻工藝流程3對(duì)準(zhǔn)和曝光（A&E)三、詳細(xì)介紹光刻工藝流程

曝光的典型過程為：

裝片（裝版）→預(yù)對(duì)位（找平邊）→裝片上工作臺(tái)→硅片整體找平→整體對(duì)位→精確對(duì)位→單場(chǎng)聚焦→曝光→重復(fù)步進(jìn)聚焦和曝光→卸片

曝光過程中要控制的主要參數(shù)有：1．曝光時(shí)間2．曝光焦距最佳的曝光量和焦距點(diǎn)一般是通過實(shí)驗(yàn)方法由exposure/CD、focus/exposurematrix得出的。曝光可能出現(xiàn)的問題1、整片發(fā)花無規(guī)律的整片“發(fā)花”

有規(guī)律的在每一個(gè)場(chǎng)內(nèi)“發(fā)花”

整個(gè)片子有規(guī)律“發(fā)花”

2、局部“發(fā)花”局部范圍比較大局部范圍比較小重復(fù)性的局部“發(fā)花”

非重復(fù)性的局部“發(fā)花”

引起問題的原因設(shè)備原因：硅片調(diào)平系統(tǒng)問題、調(diào)焦系統(tǒng)問題、

版臺(tái)系統(tǒng)問題工藝原因：工藝焦距補(bǔ)償量的確定、平臺(tái)沾污、背面沾污問

題、膠本身質(zhì)量對(duì)光刻質(zhì)量的影響其他原因：硅片本身的問題

PEB(postexposurebake)曝光后烘干在曝光后、顯影前進(jìn)行的烘干。這道烘干主要是通過低溫短時(shí)間的熱處理使曝光后的光刻膠進(jìn)一步發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使膠膜在顯影液中的溶解度進(jìn)一步改善。PEB

PEB

PEB被認(rèn)為能增強(qiáng)一些膠的感光速度和工藝容寬。但PEB最好的效應(yīng)是消除駐波的影響。當(dāng)涂在平坦硅片的膠被曝光時(shí)，沒有被膠吸收的光被高效率的從硅片表面反射回來，入射光和反射光相干涉，使沿膠厚方向的光強(qiáng)形成波峰和波谷，從而產(chǎn)生駐波。

PEB

左圖：無PEB右圖：PEB之后PEB駐波效應(yīng)會(huì)影響對(duì)光刻的分辨率和CD控制。降低或消除駐波效應(yīng)常采用的幾種方法為：⑴PEB如上兩圖所示。⑵用帶染色劑(dye)的光刻膠。⑶采用多層光刻膠技術(shù)。⑷加抗反射層用有機(jī)（TARC和BARC）或無機(jī)材料（SION）

PEB溫度一般在110到120度，時(shí)間在1到2分鐘。PEB溫度一般比軟烘高15-20度。PEB之后,WAFER須冷卻,使WAFER的溫度同顯影液溫度一致(23℃)。常用工藝條件為23℃/45s。顯影

4顯影三、詳細(xì)介紹光刻工藝流程顯影的一般過程：不同的顯影方式有不同的顯影過程，以SVG顯影程序?yàn)槔娘@影過程為：預(yù)濕→顯影液噴灑，使顯影液覆蓋整個(gè)硅片表面→靜置顯影→沖水清洗顯影

WAFER進(jìn)冷卻后，進(jìn)入顯影腔體，經(jīng)過溫度為23℃的顯影液處理約60S左右，將已曝過光的那部分光刻膠顯現(xiàn)出來。嚴(yán)格地說，曝過光和未曝過光的光刻膠在顯影液中都不同程度地被溶解。為了得到好的顯影圖像，希望溶解速率差越大越好，即所謂的反差越大越好。顯影顯影的方法主要有三種：浸潤(rùn)顯影（IMMESESEION）、噴霧顯影（SPRAY）和靜態(tài)顯影（PUDDLE）。我們目前用PUDDLE的方式。影響顯影的因素主要有：顯影液的成分、溫度；環(huán)境溫度和濕度；顯影液量；顯影方式和顯影程序。5后烘

又稱堅(jiān)膜、硬烘(HBHARDBAKE)。光刻膠顯影后留下的圖形，是作為后步工序?qū)AFER進(jìn)行加工的保護(hù)膜。因此，要求光刻膠和WAFER粘附牢固，并且保持沒有形變。光刻膠在顯影后，必須再經(jīng)過一次烘烤，進(jìn)一步將膠內(nèi)殘余的溶劑蒸發(fā)，使其硬化，即堅(jiān)膜。通常堅(jiān)膜溫度比SB溫度要高，所以也將此工序稱做硬烘。三、詳細(xì)介紹光刻工藝流程后烘HB溫度過高，光刻膠內(nèi)溶劑含量越少。但另一方面，最后去膠時(shí)會(huì)比較困難。所以必須控制HB的溫度，一般HB的溫度控制在100-130℃之間。我們目前采用112℃/60S。HB的方式同SB一樣有三種，目前我們采用接近式。顯檢顯檢的重要性：與任何制造工藝一樣，光刻工藝的目標(biāo)是無缺陷產(chǎn)品。一旦光刻膠在硅片上形成圖形，就要進(jìn)行檢查，以確定光刻膠圖形的質(zhì)量。然而不檢查并在膠中留下缺陷將是災(zāi)難性的問題。顯影后檢查可以發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，并及時(shí)糾正。這是硅片制造過程中，少有的可以糾正的幾步之一。顯檢（FR標(biāo)記）

標(biāo)記用途：

用于檢查第一次曝光時(shí)場(chǎng)與場(chǎng)之間的位置關(guān)系，可以發(fā)現(xiàn)由于版旋轉(zhuǎn)或工作臺(tái)走位不穩(wěn)定導(dǎo)致的質(zhì)量問題。適用版次：每套電路的第一塊版（一般為阱版）。標(biāo)記設(shè)計(jì)：標(biāo)記分為兩種，分別為FR-X（圖-1）和FR-Y（圖-2），圖中所標(biāo)示的尺寸均為版上尺寸，陰影部分為不透光的區(qū)域顯檢（FR標(biāo)記）

圖-1FR-X

圖-2FR-Y

標(biāo)記布局：標(biāo)記布局的示意圖見圖-3，標(biāo)記布置在劃片槽中，左右各放一個(gè)FR-X標(biāo)記，上下各放一個(gè)FR-Y標(biāo)記，每個(gè)標(biāo)記必須緊靠場(chǎng)的邊緣，標(biāo)記的主體位于場(chǎng)內(nèi)。左右放置的兩個(gè)FR-X標(biāo)記必須位于同一水平線上，上下放置的兩個(gè)FR-Y標(biāo)記必須位于同一垂直線上。標(biāo)記盡量放置在靠近場(chǎng)中心的劃片槽中。顯檢（FR標(biāo)記）顯檢（FR標(biāo)記）圖-3顯檢（FR標(biāo)記）場(chǎng)一場(chǎng)二場(chǎng)三顯檢（套刻標(biāo)識(shí)）十字形套刻標(biāo)識(shí)

方框形套刻標(biāo)識(shí)

顯檢（套刻標(biāo)識(shí)）

判斷校正值正負(fù)的兩種方法：①根據(jù)十字套刻偏置方向判斷（本層圖形相對(duì)于前面層次的圖形）NIKON光刻機(jī)：上偏加“+”，下偏加“-”，左偏加“-”，右偏加“+”GCA光刻機(jī)：上偏加“-”，下偏加“+”，左偏加“-”，右偏加“+”

②根據(jù)套刻游標(biāo)上的正負(fù)判斷（一般情況）NIKON光刻機(jī)：X方向與讀出相同，Y方向與讀出相反GCA光刻機(jī)：X、Y均與讀出相同顯檢（套刻游標(biāo)）Y方向X方向

顯檢（總圖）顯檢（對(duì)位標(biāo)記）NIKONWGA-Y標(biāo)記（白）

NIKONWGA-Y標(biāo)記（黑）NIKONLSA-Y標(biāo)記（單條，白）

NIKONLSA-Y標(biāo)記（單條，黑）

顯檢（對(duì)位標(biāo)記）GCAglobal對(duì)位標(biāo)記

GCAmapping對(duì)位標(biāo)記（Segmented）

GCAmapping對(duì)位標(biāo)記（bar）

6刻蝕三、詳細(xì)介紹光刻工藝流程濕法刻蝕：用溶劑刻蝕干法刻蝕：等離子體刻蝕濕法刻蝕化學(xué)的解決方法來溶解硅片表面上的物質(zhì)副產(chǎn)物是氣體，液體或可溶在腐蝕溶液中的物質(zhì)三個(gè)基本步驟：腐蝕，漂洗，甩干

基本的濕法刻蝕步驟腐蝕甩干濕法刻蝕純粹的化學(xué)過程，各向同性的剖面廣泛使用在特征尺寸大于3um的IC產(chǎn)業(yè)中仍就使用在先進(jìn)的IC廠里–

硅片清洗

–

整個(gè)薄膜的剝離

濕法刻蝕的剖面不能使用在特征尺寸小于3um的工藝上被等離子體腐蝕所代替濕法刻蝕的應(yīng)用濕法刻蝕不能使用在CD<3um的腐蝕中

高選擇比濕法刻蝕廣泛用在薄膜剝離工藝中,例如SiN的剝離和Ti的剝離等.也廣泛使用在CVD薄膜質(zhì)量控制中(BOE)測(cè)試硅片的剝離，清洗，重新使用二氧化硅的濕法刻蝕HF酸溶液通常在緩沖溶液中稀釋或者用去離子水來減小腐蝕速率

SiO2+6HF→H2SiF6+2H2O廣泛使用在CVD薄膜質(zhì)量控制中BOE:BufferedoxideetchWERR:wetetchrateratioSiO2的濕法刻蝕常用配方(KPR膠）：HF:NH4F:H2O=3ml:6g:10ml(HF溶液濃度為48％)HF：腐蝕劑，SiO2+HF→H2[SiF6]+H2ONH4F：緩沖劑，NH4F→NH3↑+HF

Si3N4的濕法刻蝕腐蝕液：熱H3PO4，180℃；WideGlassContact濕法刻蝕硅和多晶硅硅腐蝕通常使用HNO3和HF的混合液HNO3氧化硅，HF剝離二氧化硅去離子水或者乙酸能用來稀釋腐蝕溶液，以及減小腐蝕速率Si+2HNO3+6HF→H2SiF6+2HNO2+2H2O

濕法刻蝕特點(diǎn)：各向同性腐蝕。優(yōu)點(diǎn)：工藝簡(jiǎn)單，腐蝕選擇性好。缺點(diǎn)：鉆蝕嚴(yán)重（各向異性差），難于獲得精細(xì)圖形。（刻蝕3μm以上線條）刻蝕的材料：Si、SiO2、Si3N4；Si的濕法刻蝕常用腐蝕劑①HNO3-HF-H2O(HAC)混合液：

HNO3：強(qiáng)氧化劑；

HF：腐蝕SiO2；

HAC：抑制HNO3的分解；

Si+HNO3+HF→H2[SiF6]+HNO2+H2O+H2②KOH-異丙醇氮化硅的濕法刻蝕熱磷酸溶液(150to200°C)對(duì)二氧化硅有高選擇比

使用在LOCOS和STI的SiN剝離中Si3N4+4H3PO4→Si3(PO4)4+4NH3氮化硅的濕法刻蝕在長(zhǎng)場(chǎng)氧時(shí)SIN表面會(huì)生成SINO，而H3PO4對(duì)SINO基本不腐蝕，加HF漂洗的目的是腐蝕SIN表面的SINO2H3PO4+3SiO23H2SIO3

+P2O5

3Si3N4+27H2O+4H3PO44(NH4)3PO4+9H2SIO3

3Si3N4+27H2O+4H3PO44(NH4)3PO4+9H2SIO3

影響濕法刻蝕速率的因素腐蝕溶液的溫度化學(xué)試劑的濃度膜的類型(如SIO2,POLY,SILICON等)晶向<111><100>膜的形成(是熱生長(zhǎng)形成或摻雜形成)膜的密度(THERMALORLTO)腐蝕時(shí)的作業(yè)方式(噴淋,浸沒或是旋轉(zhuǎn)）腐蝕過程中有無攪拌或?qū)α鳚穹ǖ幕瘜W(xué)危害性HF、H3PO3、HNO4、H2SO4腐蝕性強(qiáng)氧化劑

濕法刻蝕的優(yōu)點(diǎn)高選擇比

相對(duì)來說不是很貴的設(shè)備批處理系統(tǒng),高產(chǎn)能

濕法刻蝕的缺點(diǎn)各向同性的剖面不能用在圖形的特征尺寸小于3um中高化學(xué)性的使用化學(xué)危害性–

對(duì)液體來說直接曝露–

對(duì)氣體（煙）直接和間接曝露–

爆炸的潛在性濕法刻蝕注意事項(xiàng)AL及AL以后的片子不能進(jìn)SH槽;濕法氧化物腐蝕（BOE)前必須進(jìn)行充分的浸潤(rùn)（濕法開碗口）須做先行的片子根據(jù)先行結(jié)果適當(dāng)調(diào)整腐蝕時(shí)間對(duì)濕法氧化物腐蝕檢查,原則上檢查膜厚最厚且小圖形處和大塊被腐蝕區(qū)域應(yīng)保證干凈;

腐蝕過程中一定注意攪拌在線濕法刻蝕常見問題EKC清洗后AL上黑點(diǎn)多去背面背面、正面發(fā)花SIN全剝未凈膠殘留阱內(nèi)有亮點(diǎn)（殘余）硅片顆粒多等離子體（干法）腐蝕介紹氣體進(jìn)，氣體出等離子體產(chǎn)生自由基團(tuán)和正離子轟擊RIE(反應(yīng)離子腐蝕)

—化學(xué)和物理結(jié)合的腐蝕大部分圖形腐蝕是RIE腐蝕什么叫等離子體簡(jiǎn)而言之，等離子體是指電離的氣體，是由電子、離子、原子和分子或自由基團(tuán)粒子的集合體。而這些原子和自由基團(tuán)通常具有很強(qiáng)的化學(xué)活性，可以與其它物質(zhì)反應(yīng)。等離子體腐蝕等離子刻蝕就是選用合適的氣體，通過高頻低壓放電產(chǎn)生等離子體，利用其中的活性原子和自由基團(tuán)與硅片表面的薄膜反應(yīng)，生成揮發(fā)性產(chǎn)物而被去除掉，從而實(shí)現(xiàn)腐蝕的目的。濕法刻蝕和干法腐蝕的比較干法腐蝕優(yōu)點(diǎn)：各向異性腐蝕強(qiáng)；分辨率高；刻蝕3μm以下線條。類型：①等離子體刻蝕：化學(xué)性刻蝕；②濺射刻蝕：純物理刻蝕；③反應(yīng)離子刻蝕（RIE）：結(jié)合①、②；干法刻蝕的原理①等離子體刻蝕原理a.產(chǎn)生等離子體:刻蝕氣體經(jīng)輝光放電后，成為具有很強(qiáng)化學(xué)活性的離子及游離基--等離子體。

CF4RFCF3*、CF2*

、CF*

、F*BCl3

RFBCl3*、BCl2*、Cl*b.等離子體活性基團(tuán)與被刻蝕材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。特點(diǎn)：選擇性好；各向異性差?？涛g氣體：CF4、BCl3、CCl4、CHCl3、SF6等。干法刻蝕的原理②濺射刻蝕原理a.形成能量很高的等離子體；b.等離子體轟擊被刻蝕的材料，使其被撞原子飛濺出來，形成刻蝕。特點(diǎn)：各向異性好；選擇性差。刻蝕氣體：惰性氣體；干法刻蝕的原理③反應(yīng)離子刻蝕原理同時(shí)利用了濺射刻蝕和等離子刻蝕機(jī)制；特點(diǎn)：各向異性和選擇性兼顧?？涛g氣體：與等離子體刻蝕相同。SiO2和Si的干法刻蝕刻蝕劑：CF4、CHF3、C2F6、SF6、C3F8

；等離子體：CF4→

CF3*、CF2*

、CF*

、F*化學(xué)反應(yīng)刻蝕：F*+Si→SiF4↑F*+SiO2→SiF4↑+O2↑CF3*+SiO2→SiF4↑+CO↑+CO2↑

實(shí)際工藝：①CF4中加入O2

作用：調(diào)整選擇比；機(jī)理：CF4+O2→F*+O*+COF*+COF2+CO+CO2

（初期：F*比例增加；后期：O2比例增加）

O2吸附在Si表面，影響Si刻蝕；②CF4中加H2作用：調(diào)整選擇比；機(jī)理：

F*+H*(H2)→HFCFX*(x≤3)+Si→SiF4+C(吸附在Si表面）

CFX*(x≤3)+SiO2→SiF4+CO+CO2+COF2刻蝕總結(jié)濕法刻蝕（刻蝕3μm以上線條）優(yōu)點(diǎn)：工藝簡(jiǎn)單，選擇性好。缺點(diǎn)：各向異性差，難于獲得精細(xì)圖形。干法腐蝕（刻蝕3μm以下線條）優(yōu)點(diǎn)：各向異性強(qiáng)；分辨率高；Si3N4的干法刻蝕刻蝕劑：與刻蝕Si、SiO2相同。

Si3N4＋F*→SiF4