1、第十章 刻蚀技术1刻蚀的目的 刻蚀是用物理或化学方法有选择地从硅片表面去除不需要的材料的过程。两种基本刻蚀工艺：干法和湿法Photoresist maskFilm to be etched(a)Photoresist-patterned substrate(b)Substrate after etchPhotoresist maskProtected film2刻蚀的主要指标 刻蚀速率，通常用A/min来表示 负载效应TStart of etchEnd of etcht=elapsed time during etchT=change in thickness3刻蚀的主要指标 刻蚀剖面：各向同
2、性和各向异性两种Isotropic etch-etches in all directions at the same rateSubstrateFilmResistAnisotropic etch-etches in only one directionResistSubstrateFilm4 刻蚀侧壁剖面 Type of EtchSidewall ProfileDiagramWet EtchIsotropicIsotropic(depending onequipment¶meters)Anisotropic(depending onequipment¶meters)Anis
3、otropic TaperDry EtchSilicon Trench5刻蚀的主要指标 刻蚀偏差是指刻蚀以后线宽或关键尺寸间距的变化。通常由于横向刻蚀引起，但也可能由刻蚀剖面引起。刻蚀偏差=Wb-Wa(b)BiasSubstrateResistFilm(a)BiasResistFilmSubstrateWbWa6横向钻蚀UndercutSubstrateResistFilmOveretch7刻蚀的主要指标 选择比是指在同一条件下一种材料与另一种材料相比刻蚀速率快多少。S=EfErEfNitrideOxideEr8刻蚀的主要指标 均匀性 深宽比相关刻蚀：刻蚀速率在小窗口图形中较慢，甚至在具有高深
4、宽比的小尺寸图形上刻蚀停止。9干法刻蚀（等离子体刻蚀过程）在半导体生产中，干法刻蚀是最主要的用来去除表面材料的刻蚀方法。8)By-product removal 1)Etchant gases enter chamberSubstrateEtch process chamber 2)Dissociation of reactants by electric fields 5)Adsorption of reactive ions on surface 4)Reactive+ions bombard surface 6)Surface reactions of radicals and surf
5、ace filmExhaustGas deliveryRF generatorBy-products 3)Recombination of electrons with atoms creates plasma 7)Desorption of by-productsCathodeAnodeElectric fieldllAnisotropic etchIsotropic etch10干法刻蚀机理Reactive+ions bombard surfaceSurface reactions of radicals+surface filmDesorption of by-productsAniso
6、tropic etchIsotropic etchSputtered surface materialChemical EtchingPhysical Etching11各种干法刻蚀方法的比较12平板反应器 平板反应器有两个大小和位置对称的平行金属板，一个硅片背面朝下放在接地的阴极上面，RF信号加在反应器的上电极。13氟化胺1415硅的各向同性腐蚀 对于半导体材料，湿法化学刻蚀通常是先进行氧化反应，在通过化学反应溶解氧化物。硅常见刻蚀液是：硝酸+氢氟酸+醋酸 氧化过程：氢氟酸用于溶解氧化硅：醋酸能够减少硝酸分解2223424NOOHSiOHNOSiOHSiFHHFSiO262226161718192021微悬臂梁(表面MEMS）2223微化学离子传感器24
