集成电路工艺讲义(共24张PPT)精选

集成电路工艺(gōngyì)讲义2022/11/301第一页，共24页。目的：把经过曝光,显影后的光刻胶微图形中下层(xiàcéng)材料的裸露部分去掉,即在下层(xiàcéng)材料上重现与光刻胶相同的图形。2022/11/302第二页，共24页。§2VLSI对图形转移(zhuǎnyí)的要求保真度选择(xuǎnzé)比均匀性清洁度2022/11/303第三页，共24页。dmdmdfdfdfdm保真度：A=|df－dm|/2h1<A<0

2022/11/304第四页，共24页。选择(xuǎnzé)比：如SiO2的刻蚀中对光刻胶和硅的腐蚀速率很低对SiO2的腐蚀速率很很高2022/11/305第五页，共24页。均匀(jūnyún)性平均厚度h，厚度变化(biànhuà)因子，1≤≤0，最厚处h*(1+),最薄处h*(1－)平均刻蚀速率V，速度变化(biànhuà)因子，1≤≤0，最大速度V*(1+),最小速度V*(1－)2022/11/306第六页，共24页。对光刻胶和硅的腐蚀速率很低1≤≤0，最大速度V*(1+),最小速度V*(1－)反应离子刻蚀结构(jiégòu)示意图(硅片接地)第二十一页，共24页。§3刻蚀方法(fāngfǎ)基本原理：腐蚀剂气体与被腐蚀样品(yàngpǐn)表面接触来实现腐蚀。第二十三页，共24页。中间产物AlCl4,BCl3淀积在表面(biǎomiàn)，阻止刻蚀TM－Tm=[h*(1+)/V*(1-)]光刻技术(jìshù)的发展对SiO2的腐蚀速率很很高1≤≤0，最厚处h*(1+),最薄处h*(1－)反应离子刻蚀结构(jiégòu)示意图(硅片接地)均匀(jūnyún)性铝表面(biǎomiàn)的氧化铝难刻刻蚀时间差TM－Tm=[h*(1+)/V*(1-)]－[h*(1－)/V*(1+)]粗细线条(xiàntiáo)兼顾，折中洁净度防止沾污2022/11/307第七页，共24页。§3刻蚀方法(fāngfǎ)干法刻蚀:横向腐蚀小,钻蚀小,无化学废液,分辨率高,细线条操作安全，简便；处理过程未引入污染(wūrǎn)：易于实现自动化，表面损伤小缺点:成本高,设备复杂2022/11/308第八页，共24页。湿法刻蚀:操作简单(jiǎndān),成本低廉,用时短湿法干法结合湿法去表层胶，干法去底胶2022/11/309第九页，共24页。一.干法刻蚀原理(yuánlǐ)基本原理：腐蚀剂气体与被腐蚀样品(yàngpǐn)表面接触来实现腐蚀。2022/11/3010第十页，共24页。反应腔加上射频电场(diànchǎng)，刻蚀气体放电产生等离子体，等离子体处于激发态，有很强的化学活性，撞击在硅片上，发生反应，腐蚀硅化物。1.多晶硅、氧化硅、氮化硅，采用CF4刻蚀两类物质(wùzhì)的腐蚀：2022/11/3011第十一页，共24页。CF4CF3+F*CF3CF2+F*CF2CF+F*Si+4F*SiF4SiO2+4F*SiF4+O2Si3N4+4F*3SiF4+2N22022/11/3012第十二页，共24页。2.铝及其合金(héjīn)----氯基CCl4,CHCl33.难熔金属(jīnshǔ)－－氯基或氟基TaSiX+nF－－TaF5+SiF4TaSiX+nCl－－TaCl5+SiCl44.光刻胶－－－O22022/11/3013第十三页，共24页。二.常用(chánɡyònɡ)材料的腐蚀剂2022/11/3014第十四页，共24页。三.影响刻蚀速度(sùdù)的条件气体压力气体流量射频功率温度负载(fùzài)效应腐蚀剂选择比2022/11/3015第十五页，共24页。刻铝中的问题(wèntí)铝表面(biǎomiàn)的氧化铝难刻中间产物AlCl4,BCl3淀积在表面(biǎomiàn)，阻止刻蚀2022/11/3016第十六页，共24页。四.湿法腐蚀(fǔshí)湿法的刻蚀原理：湿法是接触型腐蚀，以HF酸腐蚀SiO2为例：SiO2+4HF=SiF4+2H2O此反应的产物是气态的SiF4和水,其反应速率R可用Arrhenius方程描述：R=R0exp(-Ea/kT)，其中R0是常数(chángshù)，Ea是反应的激活能，k是玻耳兹曼常数(chángshù)，T是温度。2022/11/3017第十七页，共24页。去胶等离子去除胶底膜紫外光分解去胶原理:光刻胶薄膜在强紫外光照射下,分解为可挥发性气体（如CO2、H2O），被侧向(cèxiànɡ)空气带走。2022/11/3018第十八页，共24页。五.等离子刻蚀设备(shèbèi)圆筒型平板(píngbǎn)型2022/11/3019第十九页，共24页。2022/11/3020第二十页，共24页。反应离子刻蚀结构(jiégòu)示意图(硅片接地)2022/11/3021第二十一页，共24页。