等离子刻蚀工艺

等离子刻蚀工艺

1、等离子体的产生原理及定义2、等离子刻蚀工艺的目的3、等离子刻蚀基本原理4、等离子体引起的损伤5、等离子体引起的微粒污染及解决方法目录1、等离子体的产生原理及定义

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，这种混合物叫等离子体。它是利用外加电场的驱动而形成，并且会产生辉光放电(GlowDischarge)现象。液态固态气态等离子体等离子体的产生：1、等离子体的产生原理及定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

、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。

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等离子刻蚀基本原理

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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)+2O(g)SiO2(s)+2F2(g)→SiF4(g)+2CO(g)反应的实质，打破C-F、Si-Si键，形成挥发性的Si-F硅卤化物。

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等离子刻蚀基本原理1）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、

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)混入等离子体中。3、

等离子刻蚀基本原理3、

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