刻蚀培训.ppt

1、2020/7/30，1，VDMOS蚀刻培训，2020/7/30，2，1，湿法蚀刻2，干法蚀刻3，检验规范4，异常处理案例，2020/7/30，3，湿法蚀刻，半导体技术中使用的大多数湿法蚀刻是将硅片浸入化学溶液或喷雾蚀刻溶液中。这种腐蚀成本低，便于批量操作，但很难腐蚀10微米以下的线路。反应机制：1 .反应物通过扩散到达反应表面；2.化学反应发生在表面；3.反应产物通过扩散离开表面。三者中，最慢的速度决定腐蚀速率，2020/7/30，4，二氧化硅湿法腐蚀工艺，以及环腐蚀：硬膜(12530分钟)胶合216: 1 BOE 750秒测试Tox100湿法剥离测试ACI=3 . 30 . 5 m检查(目视

2、检查：划痕等)。显微镜检查：腐蚀是否干净(ACI测试)接触孔腐蚀：硬膜(12530分钟)，室温，20: 1 boe，360秒，Rem PSG，干蚀刻，湿和干剥离测试，ACI=2 . 40 . 5微米，金属腐蚀：硬膜(12530分钟)，旋转腐蚀，168秒，干剥离测试，ACI=3。30.7 um，2020/。场氧厚度：inx=10，000，500 BOE(缓冲氧化物蚀刻机)缓冲蚀刻溶液，氢氟酸NH3气体产生NH4F悬浮液，6: 1 BOE为6份40 NH4F1第49部分HF腐蚀速率：86545/分钟监测：do腐蚀速率SPC，2020/7/30，6，二氧化硅湿法蚀刻，工艺原理：二氧化硅4HFSiF4

3、 2H2O，SiF4在一般条件下为气体，在HF溶液中挥发前与HF形成络合物：SiF4 2HFH2SiF6添加NH4F缓冲液的目的是保持氟化氢的恒定浓度(补充氟离子的缺乏)，并控制NH4F NH3氟化氢的酸碱度。蚀刻速率取决于蚀刻溶液的成分、温度和晃动，因此需要恒温溢流和晃动。蚀刻时间固定在750秒，这已经包括10%的过度蚀刻。不需要看加水后增加时间的腐蚀方法，这是由每天制作的程控腐蚀速率监测样品、恒温腐蚀液、低腐蚀速率和高级样品保证的；2.腐蚀开始、中间和结束时来回摇动10次，确保腐蚀均匀；3.腐蚀时间结束后，迅速将腐蚀液扑灭，并上下提升数次，以清除大量腐蚀液，然后迅速将其放入相邻的装有水的冲

4、洗罐中进行冲洗。硅片在空气中停留时间长，当腐蚀性液体向下流动时，会造成不均匀腐蚀。2020/7/30，8，二氧化硅湿法蚀刻，检验规范：1。用薄膜厚度测试仪在切割线上测试tox100，确保腐蚀干净；2.目视检查无划痕或其他异常；3.用显微镜检查腐蚀是否干净，线路边缘应整齐，无锯齿、毛刺等缺陷，否则会影响电压，因为环腐蚀会雕刻出决定电压的分压环。4.ACI试验右图左下角的线宽为标准ACI=3 . 30 . 5 m，2020/7/30，9，金属湿腐蚀，金属旋转腐蚀：设备：SPW-612-A，改造成6英寸TEMP:531腐蚀液：H3PO4:硝酸：HAC: H2O金属湿腐蚀，漂洗时间：180秒，喷淋量由

5、皮带速度调节；H3PO4的喷射量由压力阀调节，H3PO4 333 600.1千克/平方厘米，1.2千克/平方厘米，N2333 604.2千克/平方厘米。工艺原理：铝及铝合金薄膜在湿法工艺中常被加热的磷酸、硝酸、醋酸和去离子水腐蚀，温度控制在30左右。用硝酸将铝氧化成氧化铝；2.磷酸溶解氧化铝；3.HAC被用作缓冲剂，类似于BOE的NH4F。铝的腐蚀速率与蚀刻剂浓度、温度、硅片晃动、铝膜中的杂质或合金类型有关。2020/7/30/11，金属的湿腐蚀，检验规范：1。目视检查时无划痕等异常现象；2.显微镜检查是否有腐蚀，是否有铝连接或咬边。由于采用了铝浮场板效应，严重的底切现象会影响电压；3.ACI

6、=3 . 30 . 7 m监控：ACI的SPC，2020/7/30，12，湿法蚀刻，FMEA(故障模式分析):1。光刻后，将刻蚀后的薄膜透射，72小时以上不被腐蚀，然后返工，再次去胶；如果膜在硬化后超过4小时没有被腐蚀，它需要2.考虑在腐蚀前加入浸液。3.用硫酸去除胶水后直接冲洗。4.设备工程师在维护设备时需要戴手套。如果戴手套不方便，请在操作后清洁和擦拭接触硅片的部件。2020年7月30日，湿腐蚀，监测点：1。腐蚀速率：由反应溶液的浓度和温度决定；腐蚀均匀性由腐蚀期间硅片的晃动决定。1.BOE和铝腐蚀液的稳定性由SPC监控，SPC合格后方可成膜；2、操作人员严格按流程操作；3.确保测试数据的

7、准确性，操作员学习初步的数据判断；4.小心防止刮伤。2020/7/30，14，干蚀刻原理。关于等离子蚀刻的第一份技术文件于1973年在日本出版，并很快引起了业界的注意。反应离子刻蚀是1974年提出的，至今仍广泛应用于集成电路制造。图1示出了反应室的示意性截面图，该反应室由真空室和真空系统、用于提供精确气体类型和流速的气体系统以及射频电源及其调节匹配电路系统组成。2020/7/30，15，干法刻蚀原理，等离子体刻蚀的原理可以概括为以下步骤：在低压下，反应气体被射频功率激发产生电离并形成由带电电子和离子组成的等离子体。在电子的作用下，反应室中的气体不仅转化为离子，还能吸收能量，形成大量的活性自由基

8、。活性反应基团与蚀刻材料的表面形成化学反应，并形成挥发性反应产物。反应产物脱离蚀刻材料的表面，并被真空系统泵出空腔。在具有平行电极的等离子体反应室中，被蚀刻的物体被放置在具有较小面积的电极上。在这种情况下，将在等离子体和电极之间形成DC偏压，并且带正电的反应气体离子将加速对蚀刻物体表面的冲击。这种离子轰击可以大大加速表面上的化学反应和反应产物的解吸，导致高蚀刻速率。正是由于离子轰击的存在，才可以实现各向异性刻蚀。2020/7/30，16，干蚀刻原理。通常，有三种形式的等离子体干法刻蚀：等离子体刻蚀、离子轰击和两种形式的反应离子刻蚀。下表将给出三种蚀刻的特征。等离子体蚀刻的优点不仅是蚀刻速度快、

9、物理形态好，而且通过选择反应气体对光刻胶和衬底具有高选择性。然而，由于整个过程完全是化学反应，材料的蚀刻是各向同性的。随着工艺尺寸的不断减小，这一缺点越来越突出，使得其应用越来越有限。它通常仅用于不需要特征形态的灰化过程。顾名思义，离子轰击是利用高能惰性气体离子轰击硅片表面，实现溅射刻蚀。由于这种方法，可以获得非常小的特征尺寸和垂直侧壁形态。这是一种“通用”蚀刻方法，可以在任何材料上形成图案，如钛和金。不幸的是，离子轰击有其致命的弱点：蚀刻率低，选择性差，可达3: 1，这是罕见的。反应离子蚀刻是上述两种蚀刻方法结合的产物，其使用化学反应气体来产生化学活性基团和离子。被电场加速的高能离子轰击被蚀

10、刻的材料，导致表面损坏，这进一步加速了活性蚀刻反应基团和被蚀刻材料之间的反应速率。正是化学和物理反应的相互促进使得反应离子刻蚀具有上述两种干法刻蚀方法所不具备的优点：良好的形貌控制能力(各向异性)；更高的选择率；可接受的雕刻率。正是这些优点使它成为目前使用最广泛的干法刻蚀，所以我们现在提到的干法刻蚀一般指的是反应离子刻蚀。，2020/7/30，18，干法蚀刻原理，当蚀刻气体被引入蚀刻反应室时，在射频电场的作用下产生等离子体辉光放电，反应气体被分解成各种中性化学活性基团、分子、电子和离子；由于电子和离子的质量不同，较轻的电子可以响应射频电场的变化，但离子不能。正是这种差异在电极上产生了Vdc(负

11、dc偏压)，离子以负偏压的加速度轰击硅片表面，形成反应离子刻蚀。连续干法蚀刻必须满足以下条件：反应室中有稳定的自由基团流；硅片必须离等离子体足够近，以便反应基团能够扩散到其表面；反应物应吸附在硅片表面继续化学反应；挥发性产物应该从硅晶片表面脱附，并泵出反应室。蚀刻过程将在上述任何条件结束时中断。具体的刻蚀工艺可以描述为以下六个步骤：1 .蚀刻物质的产生；向充满蚀刻气体的反应室施加射频电源，通过等离子体辉光放电产生电子、离子和活性反应基团。2.蚀刻物质扩散到硅片表面；3.硅片表面吸附有刻蚀物质；4.蚀刻物质在离子轰击下与硅片表面的蚀刻材料反应；5.蚀刻反应的副产物在离子轰击下从硅片表面脱附；6.

12、通过真空泵将挥发性蚀刻副产物和其它不参与反应的物质泵出反应室。2020/7/30，19，“干法刻蚀原理”，在整个刻蚀过程中，有很多参数影响刻蚀过程，其中最重要的是压力、气体比例、气体流量和射频电源。射频功率是影响刻蚀速率的主要因素。压力是影响均匀性的主要因素。选择比例主要由气体流量决定，可以通过调整气体流量的比例来提高。此外，硅片的位置和刻蚀设备的结构也会影响刻蚀过程。因此，在实际生产中，为不同的蚀刻设备制造商设计不同的设备，并提供不同的气体比例以满足工艺要求。2020/7/30，20，多晶硅蚀刻，多晶硅蚀刻LAM 490 (RIE 13): Polythk 6000600，2020/7/30

13、，21，多晶硅蚀刻，多晶硅蚀刻原理：步骤#01:设置电极高度以满足工艺要求步骤#02:达到稳定值步骤#03:在步骤2中稳定的气体和压力的基础上，射频蚀刻是主要的反应步骤。当终点检测条件满足时，该步骤终止，步骤4过蚀刻步骤#04:过蚀刻，根据产品要求，在步骤3中未蚀刻的多晶硅中加入一定比例的过蚀刻，并蚀刻多晶硅清洁步骤#05:引入氦气以进一步驱除生成的产品。2020/7/30，22，多晶硅蚀刻，终点检测：端点# 1采样输入【仅】在配方步骤03期间激活在标准化前延迟10秒10秒在标准化值的85%触发，2020/7/30/23，多晶硅蚀刻，终点检测：采样：采样通道用于选择终点检测通道(通道A设置为4

14、05纳米波长)延迟时间：标准化前的延迟时间，允许您选择等离子开始和信号结束前的时间延迟这种延迟使得等离子体在标准信号确定之前稳定下来。归一化时间：标准时间用于选择信号采样的时间，以便建立代表100%或最大信号的参考标准。标准化参考值是此期间样本信号的平均值。触发：终点触发比率允许您键入一个表达式数字作为标准信号的百分比，以便触发终点检测。如果选择了90%，当计算机看到血浆信号减少10%时，它将自动停止终点检测步骤并进入下一步。，2020/7/30，24，多晶硅刻蚀，刻蚀参数：多晶硅(未掺杂)刻蚀速率650010%/min多晶硅(掺杂)刻蚀速率700010%/min二氧化硅刻蚀速率35010%/

15、min光刻胶刻蚀速率170010%/min均匀性(多晶硅，二氧化硅，光刻胶)5%多晶硅(掺杂):光刻胶选择性比率：1多晶硅(掺杂):二氧化硅选择性比率15:1 CD偏差蚀刻参数：PSG(回流)蚀刻速率950010%/分钟二氧化硅蚀刻速率730010%/分钟光致抗蚀剂蚀刻速率30010%/分钟均匀性(PSG，二氧化硅，光致抗蚀剂)5% PSG:光致抗蚀剂选择比20:1二氧化硅3:1光致抗蚀剂选择比15:1光盘偏差(蚀刻前后)1.5m温度233，2020/7/30，27，Si3N4蚀刻，Si3N4 Prdry strip 9102 (asher编号10，003程序)，PR thk12800，2020/7/30，31，蚀刻硅渣，sidust Branson (asher编号8，0001序列)，2020/7/30，32，干法PR(在MTL) dry strip Bran