等离子刻蚀工艺

1、等离子刻蚀等离子刻蚀工工艺艺1 1、 等离子体的产生原理及定义等离子体的产生原理及定义2 2 、等离子刻蚀工艺的目的、等离子刻蚀工艺的目的3 3 、等离子刻蚀基本原理、等离子刻蚀基本原理4 4、等离子体引起的损伤、等离子体引起的损伤5 5、等离子体引起的微粒污染及解决方法、等离子体引起的微粒污染及解决方法目目 录录1 1、等离子体的等离子体的产产生原理及定生原理及定义义 随着温度的升高，一般物质依次表现为固体、液 体和气体。它们统称为物质的三态。 如果温度升高到10e4K甚至10e5K，分子间和原子间的运动十分剧烈，彼此间已难以束缚，原子中的电子具有相当大的动能而摆脱原子核对它的束缚，成为自由

2、电子，原子失去电子变成带正电的离子。这样，物质就变成了一团由电子和带正电的的离子组成的混合物 ，这种混合物叫。它是利用外加电场的驱动而形成，并且会产生辉光放电(Glow Discharge)现象。液液态态固固态态气态气态等离子体等离子体等离子体的产生：等离子体的产生：1 1、等离子体的等离子体的产产生原理及定生原理及定义义等离子体的产生是由直流(DC)偏压或交流射频(RF)偏压下的电场形成。2 2 、等离子刻蚀工艺的目的、等离子刻蚀工艺的目的 完整地将掩膜图形复制到硅片表面,其范围涵盖前端CMOS栅极（Gate）大小的控制,以及后端金属铝的刻蚀及Via和Trench的刻蚀。几乎所有集成电路芯片

3、都需要在等离子体刻蚀技术情况下完成。它的工艺水平将直接影响到最终产品质量及生产技术的先进性。 利用放电产生的游离基与材料发生化学反应(压强一般大于10Pa)，形成挥发性产物，从而实现刻蚀。它的特点是选择性好、对衬底的损伤较小，但各向异性较差。在VLSI工艺中，等离子刻蚀主要用于去胶和要求不高的压焊点窗口刻蚀等，该方法不适合于细线条刻蚀。 3 3、 等离子刻蚀基本原理等离子刻蚀基本原理73 3、 等离子刻蚀基本原理等离子刻蚀基本原理 二氧化硅的干法刻蚀： SiO2干法刻蚀大多采用含氟化碳的等离子体。 以CF4为例： CF4(g) 2F(g)+CF2(g) SiO2(s)+4F(g) SiF4(g

4、)+2O(g) SiO2(s)+2F2(g) SiF4(g)+2CO(g) 反应的实质，打破反应的实质，打破C-F、Si-Si键，形成挥发性的键，形成挥发性的Si-F硅卤硅卤化物。化物。 3 3、 等离子刻蚀基本原理等离子刻蚀基本原理1）反应中氧的作用）反应中氧的作用 CF4(g)+O(g) COF2(g)+2F(g) 氧气的加入消耗掉部分碳使CF4等离子体中F原子数对碳原子数之比上升。所以氧气的加入导致氟原子浓度增加，因此刻蚀速率被大大提高。3 3、 等离子刻蚀基本原理等离子刻蚀基本原理2）氢的作用 在CF4的等离 子体加入少量H2， 其反应如下： H(g)+F(g)HF(g) 混入等离子体

5、中。 3 3、 等离子刻蚀基本原理等离子刻蚀基本原理3 3、 等离子刻蚀基本原理等离子刻蚀基本原理在平行电极等离子体反应腔体中,被刻蚀物是被置于面积较小的电极上,在这种情况,一个直流偏压会在等离子体和该电极间形成,并使带正电的反应气体离子加速撞击被刻蚀物质表面,这种离子轰击可大大加快表面的化学反应,及反应生成物的脱附,从而导致很高的刻蚀速率。 等离子体内包含有一定量的离子、电子和处于激发态的分子。在这些处于激发态的离子重新组合时，释放出来有几个电子伏特的能量的光子。 此外，离子和电子对晶片表面的轰击，也可能造成机械损伤。 4、等离子体引起的损伤 等离子体会在硅片表面造成大量微粒。这些微粒是在等离子体辉光放电过程中，通过化学反应或机械碰撞等形式形成的。由于等离子层边界与放硅片的电极的电位差，带负电的粒子悬浮在等离子层界面上，当维持等离子体放电的电源被切断时，这些粒子就会落到硅片表面上，影响刻蚀的清洁度。 在工艺过程即将结束关断等离子放电电源以前，用适当的改变射频电