POLYSIN-腐蚀工艺培训update课件.ppt

1、POLY/SIN 腐蚀工艺简介WHAT IS ETCH？什么是腐蚀？ 腐蚀就是通过一定的方法（化学药液，特气等）把光刻曝光显影后形成的图形转移到硅片上，从而形成管芯的各种结构和图形。 ETCH BASE PARAMETER腐蚀速率（ETCH RATE）=单位时间内同种衬底损失掉的厚度； E/R=（A-B）/ETCH TIMEABETCH BASE PARAMETER腐蚀速率的均匀性（UNIF）=在同一硅片不同位置的腐蚀速率的差异；UNIF=MAX E/R（1，5）MIN E/R（1，5）/2AVG E/R（1，5） 1 2 3 4 5ETCH BASE PARAMETER选择比（SELECIT

2、Y）=在同样腐蚀条件下，不同材料的腐蚀速率的比值。SEL A/B= （E/R A）/（E/R B）选择比反映腐蚀过程中对另一种材料（光刻胶或衬底）的影响。材料A 材料BETCH BASE PARAMETER形貌（PROFILE）=反映腐蚀后硅片表面的地貌特征；负载效应=反映不同光刻图形（即PR/ETCH RATIO）对腐蚀速率，形貌等的影响。条宽损失（CD LOSS）=腐蚀对图形条宽的影响。 CD LOSS=FINAL CDPHOTO CDETCH BASE PARAMETER各向同性腐蚀=腐蚀速率在纵向和横向上均一样的腐蚀；如湿法腐蚀就是各向同性腐蚀。衬底PR腐蚀后ETCH BASE PAR

3、AMETER各向异性腐蚀=腐蚀速率在纵向和横向上不一样的腐蚀，一般纵向速率远大于横向速率；如大部分干法腐蚀就是各向异性腐蚀。衬底PR腐蚀后PROFILEEtchrate Microloading orAspect Ratio DependencyProfile Microloading0.5 m 0.5 m1 m1 mProfile MicroloadingPOLYSILICON通常可掺硼，砷，磷等传导材料，阻抗可通过掺杂程度来调整耐高温在MOS device中可做栅极，电阻，电容或连线等POLY etch requirementEtch ratesSelectivities (to mask

4、 and substrate) Uniformities (within wafer, wafer-to-wafer)CD biasFeature profilesLoading effectsParticlesPoly etch(dry etch)Poly etch(dry etch)Equipment:P5kdpsgaspumpwafercathodeIonizationeeeeeIonizationeIonizationeIonizationeeIonizationeeeeIonizationeeeeeeeePsourcewaferinductivesource definesion d

5、ensitycapacitive rf biasdefines ion energyPbiasThe DPS Chamber Principleplain POLY腐蚀主要工艺步骤STEP1:BT(Break Through)CF4 主要用于STEP1 ，以去除POLY 表面的一层自然氧化层。plain POLY腐蚀主要工艺步骤STEP2:ME(Main Etch)一般来说，POLY-Si刻蚀主要采用CL2和HBr，其中 CL2 是主要反应气体，HBr是第二反应物。HBr不但与Si发生反应，生成不易挥发的SiBrx，淀积在POLY-SI 的侧壁，有效屏蔽横向腐蚀，它还能与光刻胶反应，生成聚合物

6、，保护光刻胶，提高多晶硅对光刻胶的选择比。CL原子与SI发生化学反应生成可挥发的SiCLx化合物，其反应方程式为：Si + XCL SiCLx Si + XBr SiBrxplain POLY腐蚀主要工艺步骤POLY工艺main etch time通常采用终点控制，常用探测波长有4705（cl*)，2880(si*)4705在曲线上升沿终止工艺2880在曲线下降沿终止工艺Single POLY腐蚀主要工艺步骤STEP3:OE(Over Etch) 将POLY完全腐蚀干净，此步腐蚀工艺中加入He-O2的混合气体，能有效提高POLY对SiO2的选择比PROFILEDENSEOPEN工艺能力（DPS

7、为例）WSI ME Chamber AChamber BE/RUnif（%）E/RUnif(%)WSI3154.903.013107.843.14POLY2519.252.322567.212.30PR2332.452.532178.342.31SEL WSI/POLY1.251.21SEL WSI/PR1.351.43PROFILEDENSEOPEN在线监测手段* *残氧测量残氧测量* *显微镜检查显微镜检查* *KLAKLA监测监测注： 残氧的测量是采用椭偏光测量方法。这种方法是利用椭圆偏振光照射到被样品表面，观测反射偏振状态的改变，从而能测定样品固有光学参数（折射率和消光系数）或者样品上

8、膜层的厚度。Poly 残留图例 暗场下异常图片POLY在暗场下通常是有颜色的粗糙点状物，颜色根据膜厚不同而有所不同 暗场下正常图片当POLY刻蚀干净时在暗场下应为平滑的黑色Poly 残留图例 明场下异常图片 表面较粗糙 明场下正常图片 表面平滑 Poly 残留图例 暗场下局部点状残留与POLYMER相类似，需在明场下进一步确认 明场下局部点状残留在高倍镜下为亮点，而POLYMER在明场下通常为黑色SIN刻蚀CMOS工艺最常用的隔离技术就是LOCOS（硅的选择氧化）工艺，以氮化硅为掩膜实现了硅的选择氧化，在这种工艺中，除了形成有源晶体管的区域以外，在其它所有重掺杂硅区上均生长一层厚的氧化层，称为隔离或场氧化层。 在SIN腐蚀工艺中，场区上的SIN全部被腐蚀，只留下有源区上的SIN。在长完场氧后，有源区上的SIN被全部剥掉。SIN ETCHEquipmentENP5K01(mxp): 主要刻蚀气体：SF6ENP5K02(mxp+)：主要刻蚀气体：CHF3，CF4，O2，AR，CH3F（可提高对SIO2的选择比）反应式 CF4 CF3+F* CF3 CF2+F* CF2 CF+F* Si+4F* SiF4 SiO2+4F* SiF4 +O2 Si3N4+12F* 3SiF4 +2N2PROFILEENP5K02ENP5K01thanks 谢谢观赏