半导体刻蚀技术简介终稿
一、等离子体刻蚀技术的产生：
在积体电路制造过程中，常需要在晶圆上定义出极细微尺寸的图案，这些图案主要的形成方式，乃是藉由刻蚀技术，将微光刻后所产生的光阻图案忠实地转印至光阻下的材质上，以形成积体电路的复杂架构。因此蚀刻技术在半导体制造过程中占有极重要的地位。
广义而言，所谓的蚀刻技术，包含了将材质整面均匀移除及图案选择性部份去除的技术。而其中大略可分为湿式蚀刻与干式蚀刻两种技术。
早期半导体制程中所采用的蚀刻方式为湿式蚀刻，即利用特定的化学溶液将待蚀刻薄膜未被光阻覆盖的部分分解，并转成可溶于此溶液的化合物后加以排除，而达到蚀刻的目的。湿式蚀刻的进行主要是藉由溶液与待蚀刻材质间的化学反应，因此可藉由调配与选取适当的化学溶液，得到所需的蚀刻速率，以及待蚀刻材料与光阻及下层材质良好的蚀刻选择比（选择性）。
然而，随着积体电路中的元件尺寸越做越小，由于化学反应没有方向性，因而湿式蚀刻是各向同性的，此时，当蚀刻溶液做纵向蚀刻时，侧向的蚀刻将同时发生，进而造成咬边现象，导致图案线宽失真。因此湿式蚀刻在次微米元件的制程中已被干式蚀刻所取代。
干式蚀刻通常指利用辉光放电方式，产生包含离子，电子等带电粒子及具有高度化学活性的中性原子与分子及自由基的电浆来进行图案转印的蚀刻技术。
由部份解离的气体及等量的带正，负电荷粒子所组成的等离子体被称为电浆。蚀刻用的电浆中，气体的解离程度很低，其中所含的气体具高度的活性，它是利用外加电场的驱动而形成，并且会产生辉光放电现象。
自1970年代以来元件制造首先开始采用电浆蚀刻技术，对于电浆化学新的了解与认知也就蕴育而生。在现今的积体电路制造过程中，必须精确的控制各种材料尺寸至次微米大小且具有极高的再制性，而由于电浆蚀刻是现今技术中唯一能极有效率地将此工作在高良率下完成，因此电浆蚀刻便成为积体电路制造过程中的主要技术之一。
影响电浆蚀刻特性好坏的因素包括了：1）电浆蚀刻系统的型态，2）电浆蚀刻的参数; 3）前制程相关参数，如光阻，待蚀刻薄膜之沉积参数条件，待蚀刻薄膜下层薄膜的型态及表面的平整度等。
二、电浆的基本概念：
1、电浆形成的原理：
电浆的产生可藉由直流（DC）的偏压或交流射频（RF）的偏压下的电场形成，而在电浆中的电子来源通常有二：一为分子或原子解离后所产生的电子，另一则为离子撞击电极所产生的二次电子，在直流（DC）的电场下产生的电浆其电子源主要以二次电子为主，而交流射频（RF）的电场下产生的电浆其电子源则以分子或原子解离后所产生的电子为主。
在电浆蚀刻中以直流方式产生辉光放电的缺点包含了：1）需要较高的功率消耗，也就是说产生的离子密度低; 2）须要以离子撞击电极以产生二次电子，如此将会造成电极材料的损耗。三）所需之电极材料必须为导体如此一来将不适用于晶圆制程中。
在射频放电状况下，由于高频操作，使得大部份的电子在半个周期内没有足够的时间移动至正电极，因此这些电子将会在电极间作振荡，并与气体分子产生碰撞。而射频放电所需的振荡频率下限将视电极间的间距，压力，射频电场振幅的大小及气体分子的解离位能等因素而定，而通常振荡频率下限为50kHz的。一般的射频系统所采用的操作频率大都为13.56。
相较于直流放电，射频放电具有下列优点：1）放电的情况可一直持续下去而无需二次电子的发射，当晶圆本身即为电极的一部份时，这点对半导体材料制程就显得十分重要了; 2）由于电子来回的振荡，因此离子化的机率大为提升，蚀刻速率可因而提升; 3）可在较低的电极电压下操作，以减低电浆对元件所导致之损坏; 4）对于介电质材料同样可以运作。
现今所有的电浆系统皆为射频系统。另外值得一提的是在射频系统中一个重要的参数是供给动力的电极面积与接地电极面积之比。
2、等效电子及离子温度
存在于电浆中的电场分别施力于带正电荷之离子与代负电荷之电子，女= é* q时，而加速度为a =男/女，由于离子质量远大于电子，因此电子所获得的加速度与速度将远大于离子，以致电子的动能远大于离子，电子与离子间处于一非平衡状态。从气体动力论中，得知Ekinetic =（3 / 2）KT公司，由此可知，等效电子温度远大于等效离子温度，如此可视为“热”电子处于“冷”电浆之中。因此电子能够在低温的状态下提供一般在高温下才能使分子解离所需要的能量。在一般蚀刻用的电浆中，等效的电子温度约为10000 - 100000 °K 的。
3、电浆蚀刻中的基本物理及化学现象
在干式蚀刻中，随着制程参数及电浆状态的改变，可以区分为两种极端的性质的蚀刻方式，即纯物理性蚀刻与纯化学反应性蚀刻。纯物理性蚀刻可视为一种物理溅射方式，它是利用辉光放电，将气体如氩气，解离成带正电的离子，再利用偏压将离子加速，溅击在被蚀刻物的表面，而将被蚀刻物质原子击出。此过程乃完全利用物理上能量的转移，故谓之物理性蚀刻。其特色为离子撞击拥有很好的方向性，可获得接近垂直的蚀刻轮廓。但缺点是由于离子是以撞击的方式达到蚀刻的目的，因此光阻与待蚀刻材料两者将同时遭受蚀刻，造成对遮罩物质的蚀刻选择比变差，同时蚀刻终点必须精确掌控，因为以离子撞击方式蚀刻对于底层物质的选择比很低。且被击出的物质往往非挥发性物质，而这些物质容易再度沉积至被蚀刻物薄膜的表面或侧壁。加上蚀刻效率偏低，因此，以纯物理性蚀刻方式在积体电路制造过程中很少被用到。
纯化学反应性蚀刻，则是利用电浆产生化学活性极强的原（分）子团，此原（分）子团扩散至待蚀刻物质的表面，并与待蚀刻物质反应产生挥发性之反应生成物，并被真空设备抽离反应腔。因此种反应完全利用化学反应来达成，故谓之化学反应性蚀刻。此种蚀刻方式相近于湿式蚀刻，只是反应物及产物的状态由液态改变为气态，并利用电浆来促进蚀刻的速率。因此纯化学反应性蚀刻拥有类似于湿式蚀刻的优点及缺点，即高选择比及等向性蚀刻。在半导体制程中纯化学反应性蚀刻应用的情况通常为不需做图形转换的步骤，如光阻的去除等。
一个仅基于化学反应机制的理想干蚀刻过程可分为以下几个步骤：1）反应气体进入腔体，2）产生电浆形态之蚀刻物种，如离子及自由基，3）蚀刻物种藉由扩散，碰撞或场力移至待蚀刻物表面并吸附于表面; 4）蚀刻物种停滞在待蚀刻物表面一段时间; 5）进行化学反应并产生挥发性之生成物; 6）生成物脱离表面; 7）脱离表面之生成物扩散至气体中。
上述步骤中若其中一个停止发生，则整个反应将不再进行。而其中生成物脱离表面的过程最为重要，大部份的反应物种皆能与待蚀刻物表面产生快速的反应，但除非生成物有合理的蒸气压以致让其脱离表面，否则反应将不会发生。
综观而论，纯物理性蚀刻，如离子束蚀刻有两大缺点：一为低选择比，一为低蚀刻效率而纯化学反应蚀刻也有两个缺点：。一为等向性蚀刻，另一为无法应用至次微米的元件制程上，包含了线宽控制与均匀性等问题。
最具广泛使用的方法便是结合物理性蚀刻与化学反应性蚀刻，即所谓的活性离子蚀刻，此种蚀刻方式兼具非等向性及高选择比等双重优点，蚀刻的进行主要靠化学反应来达成，以获得高选择比加入离子撞击的作用有二：一是将待蚀刻物质表面的原子键结破坏，以加速蚀刻速率;二是将再沉积于待蚀刻。物质表面的产物或聚合物打掉，以便待蚀刻物质表面能再与反应蚀刻气体接触。非等向性蚀刻的达成，则是靠再沉积的产物或聚合物，沉积于待蚀
刻图形上，在表面的沉积物可被离子打掉，蚀刻可继续进行，而在侧壁上的沉积物，因未受离子的撞击而保留下来，阻隔了表面与反应蚀刻气体的接触，使得侧壁不受侵蚀，而获得非等向性蚀刻。
综合以上所言，电浆蚀刻的完成包含了以下几种过程：1）化学反应，属等向性，2）离子辅助蚀刻，具方向性，3）保护层的形成，可避免侧壁遭受蚀刻4）生成物残留的排除。
垂直的蚀刻轮廓，主要源自于两大原因：一为垂直方向的离子撞击，加速垂直方向的蚀刻;一为侧壁保护层的形成而侧壁保护层的形成种类有下列。几种方式：1）非挥发性的副产物，例如：SiBr4，二氧化硅，BrxOy 2）光阻蚀刻时所产生之聚合物; 3）聚合物气体，例如：CFX的CClx中，x <3 4 ）侧壁表面氧化或氮化，例如：AlxNy，SixOy。
4、电浆蚀刻机制
以硅蚀刻为例反应后的产物为挥发性之SiF4及SiF2。
若以纯四氟化碳电浆气体蚀刻硅或氧化硅薄膜，则蚀刻速率相对很慢。但若将少量的氧气加入的CF4气体中，则硅或氧化硅薄膜的蚀刻速率将大幅度增加，氧气的加入通常伴随着电浆中氟原子密度的增加，此乃由于氧与CF4的反应而释出氟原子所致，可能的反应为：。四氟化碳+氧气àCOF2 + 2楼。氧气的加入并且消耗掉部份的碳，使得电浆中的氟碳比增加，进而增进了硅或氧化硅薄膜的蚀刻速率。
在氧的添加后，对硅的蚀刻速率提升要比氧化硅来得快，由此可知，氧的加入将使得氧化硅对硅的蚀刻速率选择比降低。但若将氧的含量持续增加，则额外的氧将会把氟原子的浓度稀释，因而造成蚀刻速率的降低。
如果我们在四氟化碳中加入氢气，则氢气分解成氢原子后与氟原子反应形成氟化氢（HF）的。对硅的蚀刻而言，氟原子浓度减少，使得蚀刻速率直线下降。对氧化硅的蚀刻而言，虽然高频可蚀刻氧化硅，但蚀刻速率仍比原来慢了点。因此，适量氢气的加入可提升氧化硅对硅的蚀刻选择比。图5-6为加入氢气后，硅，氧化硅及光阻蚀刻速率的变化情形。
5、氟碳比模型（氟对碳比模型）
在氟碳化物的电浆中，氟的作用是与基材表面反应，产生挥发性的产物，并藉由真空设备带出腔体外，因此当氟的成份增加时，蚀刻速率增加。碳在电浆中的作用为提供聚合物的来源，因此碳会抑制蚀刻的进行，当碳的成份增加时，将使得蚀刻速率减缓。基于上述之原理，我们可以藉由电浆中的氟/碳的比的变化来推测反应进行的方向。在添加其它气体的状况下，亦会改变氟/碳比，因此反应的趋势可借此来预知，此即称之为氟碳比模型。
氟碳比模型适用于以氟碳化物电浆作为主要蚀刻机构的材料，除硅，氧化硅之外，在氮化钛，氮化硅，钨等均可适用。以硅，氧化硅为例，在硅表面上的反应只会消耗氟，而碳并不会损失。因此在蚀刻的过程中氟碳比（F值/ C）下降，当晶片上硅表面积曝露于电浆增加时，蚀刻速率将变慢。而当加入氧气时会消耗许多碳原子而形成一氧化碳或二氧化碳，且氟原子的解离也因而增加，因此氟碳比（F值/ C）上升，蚀刻速率也跟着上升。加入氢气则会消耗氟原子形成高频，氟碳比（F值/ C）因而下降，对硅的蚀刻速率也就下降;但对氧化硅而言，因其含有氧的成份，可局部性地消耗碳的成份，因此氟碳比（男/三）在局部区域呈现不变的情形，使得氧化硅的蚀刻速率变化较小。除了加入氧气及氢气外，加入CHF3，或以CHF3，C2F4等氟碳比小于4的气体来取代CF4的，亦可达到降低氟碳比（F值/ C），提高蚀刻选择比的效果。
6、电浆蚀刻制程参数
电浆蚀刻制程参数一般包括了射频（RF）的功率，压力，气体种类及流量，蚀刻温度及腔体的设计等因素，而这些因素的综合结果将直接影响蚀刻的结果，
射频（RF）的功率是用来产生电浆及提供离子能量的来源，因此功率的改变将影响电浆中离子的密度及撞击能量而改变蚀刻的结果。压力也会影响离子的密度及撞击能量，另外也会改变化学聚合的能力。蚀刻反应物滞留在腔体内的时间正比于压力的大小，一般说来，延长反应物滞留的时间将会提高化学蚀刻的机率并且提高聚合速率气体流量的大小会影响反应物滞留在腔体内的时间;增加气体流量将加速气体的分布并可提供更多未反应的蚀刻反应物，因此可降低负载效应;改变气体流量也会影响蚀刻速率。原则上温度会影响化学反速率及反应物的吸附系数，提高晶片温度将使得聚合物的沉积速率降低，导致侧壁的保护减低，但表面在蚀刻后会较为干净;增加腔体的温度可减少聚合物沉积于管壁的机率，以提升蚀刻制程的再现性。晶圆背部氦气循环流动可控制蚀刻时晶圆的温度与温度的均匀性，以避免光阻烧焦或蚀刻轮廓变形。其他尚须考量的因素还有腔体的材质，一般常见的材质包含铝，陶瓷，石英，硅及石墨等，不同的腔体材质会产生不同的反应产物并会改变蚀刻的直流偏压。
应用干式蚀刻时主要须注意蚀刻速率，均匀度，选择比及蚀刻轮廓等。蚀刻速率越快，则产能越快，有助于降低成本提升竞争力。蚀刻速率通常可由气体种类，流量，电浆源及功率等所控制，一般而言，在其他因素尚可接受的范围内，蚀刻速率越快越好。均匀度是晶圆上不同位置蚀刻差异的一个指标，均匀度越好意谓着有较佳的良率，当晶圆尺寸越来越大，均匀度的控制就显得更加重要。控制选择比通常与气体种类与比例，电浆源及功率，乃至于反应温度均有关系。蚀刻轮廓一般而言以接近90度为佳，除了少数特例，如接触窗（联系窗口）或引洞（通孔），为了使后续金属溅镀能有较佳的覆盖能力（步骤覆盖范围），因而故意将其轮廓蚀刻成小于90度的型态。而通常蚀刻轮廓的控制可藉由调变气体种类与比例，电浆源及功率等来进行。
7、蚀刻设备
电浆蚀刻系统通常包含下列几个主要组件：1）蚀刻用腔体，2）真空系统（如帮浦等），3）压力计; 4）射频电源供应器，5）气体流量控制器; 6）电极等，详细的组成将视系统的型态而定。
三、设备的改进
1、三极式的活性离子蚀刻系统，蚀刻系统拥有三个电极，可将电浆的产生与离子的加速分开控制。加的一级给产生等离子供能，但会影响方向性，需平衡二者。
2的磁场强化活性离子蚀刻机（MERIE刻蚀机）
磁场强化活性离子蚀刻系统是在传统的活性离子蚀刻系统中加入永久性磁铁或线圈，产生与晶片平行的磁场，又由于自给偏压所形成的电场与晶片垂直，因此电子将以螺旋的方式移动，如此一来可减少电子与腔壁间的撞击，并增加电子撞击气体分子的机率，而产生较高密度的电浆。然而由于磁场的存在，将使得离子与电子的偏折方向不同而分离，造成不均匀及天线效应的发生。
董文豪参考：
光刻与刻蚀工艺西安电子科技大学微电子学院戴显英ppt
等离子体刻蚀技术和它的应用_钱振型
光刻与等离子体刻蚀技术_刘之景
激光腐蚀_刻蚀技术研究_刘霖
半导体工艺主要设备大全
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反应离子刻蚀技术的原理
反应离子刻蚀技术的原理-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
摘要：详细阐述离子刻蚀技术的原理，反应腔功能与结构设计，着重介绍适应集成电路特征尺寸微细化发展所采用的新技术。关键词：刻蚀，等离子体，射频 Author: 刘晓明 from Applied Material (China) --SolidState Technology( China) 前言目前，整个集成电路制造技术向着高集成度、小特征尺寸（CD）的方向发展。硅片直径从最初的4英寸发展到已批量生产的12英寸生产线。同时，衡量半导体制造技术的关键参数－特征尺寸亦朝着微细化方向发展，从最初的5祄发展到当前的110nm、90nm、65nm。而刻蚀是决定特征尺寸的核心工艺技术之一。刻蚀技术分为湿法刻蚀和干法刻蚀。湿法刻蚀采用化学腐蚀进行，是传统的刻蚀工艺。它具有各项同性的缺点，即在刻蚀过程不但有所需要的纵向刻蚀，还有不需要的横向刻蚀，因而精度差，线宽一般在3祄以上。干法刻蚀是因应大规模集成电路电路生产的需要而被开发出的精细加工技术，它具有各项异性的特点，在最大限度上保证了纵向刻蚀，还控制了横向刻蚀。目前流行的典型设备为反应离子刻蚀（RIE-Reactive Ion Etch）系统。它已被广泛应用于微处理器（CPU）、存储（DRAM）和各种逻辑电路的制造中。其分类按照刻蚀的材料分为介电材料刻蚀（Dielectric Etch）、多晶硅刻蚀（Poly-silicon Etch）和金属刻蚀（Metal Etch）。反应离子刻蚀技术的原理刻蚀精度主要是用保真度（Profile）、选择比（Selectivity）、均匀性（Uniformity）等参数来衡量。所谓保真度度，就是要求把光刻胶的图形转移到其下的薄膜上,即希望只刻蚀所要刻蚀的薄膜，而对其上的掩膜和其下的衬底没有刻蚀。事实上，以上三个部分都会被刻蚀，只是刻蚀速率不同。选择比（Selectivity）就是用来衡量这一指标的参数。S=V/U（V为对薄膜的刻蚀速率，U为对掩膜或衬底的刻蚀速率），S越大则选择比越好。由于跨越整个硅片的薄膜厚度和刻蚀速率不尽相同，从而也导致图形转移的不均匀，尤其是中心（Center）和边缘（Edge）相差较大。因而均匀性（Etch Rate Uniformity）成为衡量这一指标的重要参数。除以上参数外，刻蚀速率（Etch Rate）也是一个重要指标，它用来衡量硅片的产出速度，刻蚀速率越快，则产出率越高。反应离子刻蚀是以物理溅射为主并兼有化学反应的过程。通过物理溅射实现纵向刻蚀，同时应用化学反应来达到所要求的选择比，从而很好地控制了保真度。刻蚀气体（主要是F基和CL基的气体）在高频电场（频率通常为13.56MHz）作用下产生辉光放电，使气体分子或原子发生电离，形成“等离子体”（Plasma）。在等离子体中，包含有正离子（Ion+)、负离子（Ion-）、游离基（Radical）和自由电子（e）。游离基在化学上是很活波的，它与被刻蚀的材料发生化学反应，生成能够由气流带走的挥发性化合物，从而实现化学刻蚀。另一方面，如图1所示，反应离子刻蚀腔体采用了阴极（Cathode）面积小，阳极面积大的不对称设计。在射频电源所产生的电场的作用下带负电的自由电子因质量小、运动速度快，很快到达阴极；而正离子则由于质量大，速度慢不能在相同的时间内到达阴极, 从而使阴极附近形成了带负电的鞘层电压。同时由于反应腔的工作气压在10-3~10-2Torr, 这样正离子在阴极附近得到非常有效的加速，垂直轰击放置于阴极表面的硅片，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。正是由于离子轰击的存在才使得各向异性刻蚀得以实现。 [attach]201183[/attach] 图1. DPSII 刻蚀腔结构图初期的射频系统普遍为电容式耦合单射频系统设计（Bias RF）。但随着工艺要求的不断提高，双射频设计（Bias RF 和Source RF）开始被广泛应用。特别是到65nm以后，这已经成为必然选择。该设计方式能把离子的轰击速度和浓度分开控制，从而更好地控制刻蚀速率、选择比、均匀性和特
半导体工艺 干法刻蚀 铝刻蚀
干法刻蚀之铝刻蚀 在集成电路的制造过程中，刻蚀就是利用化学或物理方法有选择性地从硅片表面去除不需要的材料的过程。从工艺上区分，刻蚀可以分为湿法刻蚀和干法刻蚀。前者的主要特点是各向同性刻蚀；后者是利用等离子体来进行各向异性刻蚀，可以严格控制纵向和横向刻蚀。 干法的各向异性刻蚀，可以用表面损伤和侧壁钝化两种机制来解释。表面损伤机制是指，与硅片平行的待刻蚀物质的图形底部，表面的原子键被破坏，扩散至此的自由基很容易与其发生反应，使得这个方向的刻蚀得以持续进行。与硅片垂直的图形侧壁则因为表面原子键完整，从而形态得到保护。侧壁钝化机制是指，刻蚀反应产生的非挥发性的副产物，光刻胶刻蚀产生的聚合物，以及侧壁表面的氧化物或氮化物会在待刻蚀物质表面形成钝化层。图形底部受到离子的轰击，钝化层会被击穿，露出里面的待刻蚀物质继续反应，而图形侧壁钝化层受到较少的离子轰击，阻止了这个方向刻蚀的进一步进行。 在半导体干法刻蚀工艺中，根据待刻蚀材料的不同，可分为金属刻蚀、介质刻蚀和硅刻蚀。金属刻蚀又可以分为金属铝刻蚀、金属钨刻蚀和氮化钛刻蚀等。目前，金属铝作为连线材料，仍然广泛用于DRAM和flash等存储器，以及以上的逻辑产品中。本文着重介绍金属铝的刻蚀工艺。
金属铝刻蚀通常用到以下气体：Cl2、BCl3、Ar、 N2、CHF3和C2H4等。Cl2作为主要的刻蚀气体，与铝发生化学反应，生成的可挥发的副产物AlCl3被气流带出反应腔。BCl3一方面提供BCl3＋，垂直轰击硅片表面，达到各向异性的刻蚀。另一方面，由于铝表面极易氧化成氧化铝，这层自生氧化铝在刻蚀的初期阻隔了Cl2和铝的接触，阻碍了刻蚀的进一步进行。添加BCl3 则利于将这层氧化层还原（如方程式1），促进刻蚀过程的继续进行。 Al2O3 + 3BCl3→ 2AlCl3 + 3BOCl （1） Ar电离生成Ar＋，主要是对硅片表面提供物理性的垂直轰击。 N2、CHF3和C2H4是主要的钝化气体，N2与金属侧壁氮化产生的AlxNy，CHF3和C2H4与光刻胶反应生成的聚合物会沉积在金属侧壁，形成阻止进一步反应的钝化层。 一般来说，反应腔的工艺压力控制在6-14毫托。压力越高，在反应腔中的Cl2浓度越高，刻蚀速率越快。压力越低，分子和离子的碰撞越少，平均自由程增加，离子轰击图形底部的能力增强，这样刻蚀反应速率不会降低甚至于停止于图形的底部。
半导体工艺试卷及答案
杭州电子科技大学研究生考试卷（B卷）
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1、什么是CMOS器件的闩锁效应描述三种阻止闩锁效应的制造技术。（12分） 答：闩锁效应就是指CMOS器件所固有的寄生双极晶体管（又称寄生可控硅，简称SCR）被触发导通，在电源和地之间形成低阻抗大电流的通路，导致器件无法正常工作，甚至烧毁器件的现象。这种寄生双极晶体管存在CMOS器件内的各个部分，包括输入端、输出端、内部反相器等。当外来干扰噪声使某个寄生晶体管被触发导通时，就可能诱发闩锁，这种外来干扰噪声常常是随机的，如电源的浪涌脉冲、静电放电、辐射等。闩锁效应往往发生在芯片中某一局部区域，有两种情况：一种是闩锁只发生在外围与输入、输出有关的地方，另一种是闩锁可能发生在芯片的任何地方，在使用中前一种情况遇到较多。? 2、为什么要用区熔法生长硅晶体比较FZ和CZ优缺点。（10分） 答：（1）原因：因为区熔法可以得到低至1011cm-1的载流子浓度。区熔生长技术的基本特点是样品的熔化部分是完全由固体部分支撑的，不需要坩埚。柱状的高纯多晶材料固定于卡盘，一个金属线圈沿多晶长度方向缓慢移动并通过柱状多晶，在金属线圈中通过高功率的射频电流，射频功率技法的电磁场将在多晶柱中引起涡流，产生焦耳热，通过调整线圈功率，可以使得多晶柱紧邻线圈的部分熔化，线圈移过后，熔料在结晶为为单晶。另一种使晶柱局部熔化的方法是使用聚焦电子束。整个区熔生长装置可置于真空系统中，或者有保护气氛的封闭腔室内 （2）CZ和FZ区别：CZ是直拉法，就是首先把多晶硅置于坩埚内加热熔化，然后采用小的结晶“种子”——籽晶，再慢慢向上提升、结晶，获得大的单晶锭。 （3）CZ和FZ优缺点比较：FZ是水平区域熔化生长法，就是水平放置、采用感应线圈加热、并进行晶体生长的技术。直拉法在Si单晶的制备中更为常用，占75％以上。直拉法制备Si单晶的优点是：1）成本低；2）能制备更大的圆片尺寸，6英寸（150mm）及以上的Si单晶制备均采用直拉法，目前直拉法已制备出400mm（16英寸）的商用Si单晶；3）制备过程中的剩余原材料可重复使用；4）直拉法制备的Si单晶位错密度低，0～104cm-2。直拉法制备Si单晶的主要缺点是，由于使用坩埚，Si单晶的纯度不如区熔法。区熔法制备Si单晶的主要优点是，由于不使用坩锅，可制备高纯度的硅单晶，电阻率高达2000Ω-mm，因此区熔法制备的Si单晶主要用于功率器件及电路。区熔法制备Si单晶的缺点是：1）成本高； 3、什么是LOCOS和STI为什么在高级IC工艺中，STI取代了LOCOS（12分） 答：（1）LOCOS：即“硅的局部氧化”技术（Local Oxidation of Silicon）CMOS工艺最常用的隔离技术就是LOCOS（硅的选择氧化）工艺，它以氮化硅为掩膜实现了硅的选择氧化，在这种工艺中，除了形成有源晶体管的区域以外，在其它所有重掺杂硅区上均生长一层厚的氧化层，称为隔离或场氧化层。-常规的LOCOS工艺由于有源区方向的场氧侵蚀（SiN边缘形成类似鸟嘴的结构，称为“鸟喙效应”bird beak)和场注入的横向扩散，使LOCOS工艺受到很大的限制。 STI：浅沟槽隔离(STI)是用于隔绝活动区域的制造方法，它会使实际电流不同于模拟结果。具体情
半导体刻蚀技术简介终稿
一、等离子体刻蚀技术的产生： 在积体电路制造过程中，常需要在晶圆上定义出极细微尺寸的图案，这些图案主要的形成方式，乃是藉由刻蚀技术，将微光刻后所产生的光阻图案忠实地转印至光阻下的材质上，以形成积体电路的复杂架构。因此蚀刻技术在半导体制造过程中占有极重要的地位。 广义而言，所谓的蚀刻技术，包含了将材质整面均匀移除及图案选择性部份去除的技术。而其中大略可分为湿式蚀刻与干式蚀刻两种技术。 早期半导体制程中所采用的蚀刻方式为湿式蚀刻，即利用特定的化学溶液将待蚀刻薄膜未被光阻覆盖的部分分解，并转成可溶于此溶液的化合物后加以排除，而达到蚀刻的目的。湿式蚀刻的进行主要是藉由溶液与待蚀刻材质间的化学反应，因此可藉由调配与选取适当的化学溶液，得到所需的蚀刻速率，以及待蚀刻材料与光阻及下层材质良好的蚀刻选择比（选择性）。 然而，随着积体电路中的元件尺寸越做越小，由于化学反应没有方向性，因而湿式蚀刻是各向同性的，此时，当蚀刻溶液做纵向蚀刻时，侧向的蚀刻将同时发生，进而造成咬边现象，导致图案线宽失真。因此湿式蚀刻在次微米元件的制程中已被干式蚀刻所取代。 干式蚀刻通常指利用辉光放电方式，产生包含离子，电子等带电粒子及具有高度化学活性的中性原子与分子及自由基的电浆来进行图案转印的蚀刻技术。 由部份解离的气体及等量的带正，负电荷粒子所组成的等离子体被称为电浆。蚀刻用的电浆中，气体的解离程度很低，其中所含的气体具高度的活性，它是利用外加电场的驱动而形成，并且会产生辉光放电现象。 自1970年代以来元件制造首先开始采用电浆蚀刻技术，对于电浆化学新的了解与认知也就蕴育而生。在现今的积体电路制造过程中，必须精确的控制各种材料尺寸至次微米大小且具有极高的再制性，而由于电浆蚀刻是现今技术中唯一能极有效率地将此工作在高良率下完成，因此电浆蚀刻便成为积体电路制造过程中的主要技术之一。 影响电浆蚀刻特性好坏的因素包括了：1）电浆蚀刻系统的型态，2）电浆蚀刻的参数; 3）前制程相关参数，如光阻，待蚀刻薄膜之沉积参数条件，待蚀刻薄膜下层薄膜的型态及表面的平整度等。 二、电浆的基本概念： 1、电浆形成的原理： 电浆的产生可藉由直流（DC）的偏压或交流射频（RF）的偏压下的电场形成，而在电浆中的电子来源通常有二：一为分子或原子解离后所产生的电子，另一则为离子撞击电极所产生的二次电子，在直流（DC）的电场下产生的电浆其电子源主要以二次电子为主，而交流射频（RF）的电场下产生的电浆其电子源则以分子或原子解离后所产生的电子为主。 在电浆蚀刻中以直流方式产生辉光放电的缺点包含了：1）需要较高的功率消耗，也就是说产生的离子密度低; 2）须要以离子撞击电极以产生二次电子，如此将会造成电极材料的损耗。三）所需之电极材料必须为导体如此一来将不适用于晶圆制程中。 在射频放电状况下，由于高频操作，使得大部份的电子在半个周期内没有足够的时间移动至正电极，因此这些电子将会在电极间作振荡，并与气体分子产生碰撞。而射频放电所需的振荡频率下限将视电极间的间距，压力，射频电场振幅的大小及气体分子的解离位能等因素而定，而通常振荡频率下限为50kHz的。一般的射频系统所采用的操作频率大都为13.56。 相较于直流放电，射频放电具有下列优点：1）放电的情况可一直持续下去而无需二次电子的发射，当晶圆本身即为电极的一部份时，这点对半导体材料制程就显得十分重要了; 2）由于电子来回的振荡，因此离子化的机率大为提升，蚀刻速率可因而提升; 3）可在较低的电极电压下操作，以减低电浆对元件所导致之损坏; 4）对于介电质材料同样可以运作。
半导体工艺流程
集成电路芯片生产的清洗包括硅片的清洗和工器具的清洗。由于半导体生产污染要求非常严格，清洗工艺需要消耗大量的高纯水；且为进行特殊过滤和纯化广泛使用化学试剂和有机溶剂。 在硅片的加工工艺中，硅片先按各自的要求放入各种药液槽进行表面化学处理，再送入清洗槽，将其表面粘附的药液清洗干净后进入下一道工序。常用的清洗方式是将硅片沉浸在液体槽内或使用液体喷雾清洗，同时为有更好的清洗效果，通常使用超声波激励和擦片措施，一般在有机溶剂清洗后立即采用无机酸将其氧化去除，最后用超纯水进行清洗，如图1－6所示。 图1－6硅片清洗工艺示意图 工具的清洗基本采用硅片清洗同样的方法。 2、热氧化 热氧化是在800~1250℃高温的氧气氛围和惰性携带气体（N2）下使硅片表面的硅氧化生成二氧化硅膜的过程，产生的二氧化硅用以作为扩散、离子注入的阻挡层，或介质隔离层。典型的热氧化化学反应为： Si + O2→SiO2
扩散是在硅表面掺入纯杂质原子的过程。通常是使用乙硼烷（B 2H 6）作为N －源和磷烷（PH 3）作为P +源。工艺生产过程中通常分为沉积源和驱赶两步，典型的化学反应为： 2PH 3 → 2P + 3H 2 4、离子注入 离子注入也是一种给硅片掺杂的过程。它的基本原理是把掺杂物质（原子）离子化后，在数千到数百万伏特电压的电场下得到加速，以较高的能量注入到硅片表面或其它薄膜中。经高温退火后，注入离子活化，起施主或受主的作用。 5、光刻 光刻包括涂胶、曝光、显影等过程。涂胶是通过硅片高速旋转在硅片表面均匀涂上光刻胶的过程；曝光是使用光刻机，并透过光掩膜版对涂胶的硅片进行光照，使部分光刻胶得到光照，另外，部分光刻胶得不到光照，从而改变光刻胶性质；显影是对曝光后的光刻胶进行去除，由于光照后的光刻胶和未被光照的光刻胶将分别溶于显影液和不溶于显影液，这样就使光刻胶上形成了沟槽。 6、湿法腐蚀和等离子刻蚀 通过光刻显影后，光刻胶下面的材料要被选择性地去除，使用的基片 涂胶后基片 光刻胶 阻挡层
半导体蚀刻技术
简介 在积体电路制造过程中，常需要在晶圆上定义出极细微尺寸的图案（图案），这些图案主要的形成方式，乃是藉由蚀刻（蚀刻）技术，将微影（微光刻）后所产生的光阻图案忠实地转印至光阻下的材质上，以形成积体电路的复杂架构。因此蚀刻技术在半导体制造过程中占有极重要的地位。 广义而言，所谓的蚀刻技术，包含了将材质整面均匀移除及图案选择性部份去除的技术。而其中大略可分为湿式蚀刻（湿蚀刻）与干式蚀刻（干式蚀刻）两种技术。 早期半导体制程中所采用的蚀刻方式为湿式蚀刻，即利用特定的化学溶液将待蚀刻薄膜未被光阻覆盖的部分分解，并转成可溶于此溶液的化合物后加以排除，而达到蚀刻的目的。湿式蚀刻的进行主要是藉由溶液与待蚀刻材质间的化学反应，因此可藉由调配与选取适当的化学溶液，得到所需的蚀刻速率（蚀刻率），以及待蚀刻材料与光阻及下层材质良好的蚀刻选择比（选择性）。 然而，随着积体电路中的元件尺寸越做越小，由于化学反应没有方向性，因而湿式蚀刻是等向性（各向同性）的，此时，当蚀刻溶液做纵向蚀刻时，侧向的蚀刻将同时发生，进而造成底切（咬边）现象，导致图案线宽失真。因此湿式蚀刻在次微米元件的制程中已被干式蚀刻所取代。 干式蚀刻通常指利用辉光放电（辉光放电）方式，产生包含离子，电子等带电粒子及具有高度化学活性的中性原子与分子及自由基的电浆来进行图案转印（模式传输）的蚀刻技术。在本章节中，将针对半导体制程中所采用的蚀刻技术加以说明，其中内容包括了湿式蚀刻与干式蚀刻的原理，以及其在各种材质上的应用。但基于干式蚀刻在半导体制程中与日俱增的重要地位，因此本章节将以干式蚀刻作为描述的重点。涵盖的内容包括电浆产生的原理，电浆蚀刻中基本的物理与化学现象，电浆蚀刻的机制，电浆蚀刻制程参数，电浆蚀刻设备与型态，终点侦测，各种物质（导体，半导体，绝缘体）蚀刻的介绍，微负载效应及电浆导致损坏等。 5-1-1蚀刻技术中的术语 5 - 1 - 1A型等向性与非等向性蚀刻（各向同性和各向异性蚀刻） 不同的蚀刻机制将对于蚀刻后的轮廓（资料）产生直接的影响。纯粹的化学蚀刻通常没有方向选择性，蚀刻后将形成圆弧的轮廓，并在遮罩（面膜）下形成底切（咬边），如图5-1所示，此谓之等向性蚀刻。等向性蚀刻通常对下层物质具有很好的选择比，但线宽定义不易控制。而非等向性蚀刻则是借助具有方向性离子撞击，造成特定方向的蚀刻，而蚀刻后形成垂直的轮廓，如图5-1所示。采用非等向性蚀刻，可定义较细微的线宽。 5 - 1 - 1B的选择比（性）（选择性） 选择比即为不同物质间蚀刻速率的差异值。其中又可分为对遮罩物质的选择比及对待蚀刻物质下层物质的选择比。 5 - 1 - 1C的负载效应（负载效应） 负载效应就是当被蚀刻材质裸露在反应气体电浆或溶液时，面积较大者蚀刻速率较面积较小者为慢的情形。此乃由于反应物质在面积较大的区域中被消耗掉的程度较为严重，导致反应物质浓度变低，而蚀刻速率却又与反应物质浓度成正比关系，大部份的等向性蚀刻都有这种现象。 湿式蚀刻技术 最早的蚀刻技术是利用特定的溶液与薄膜间所进行的化学反应来去除薄膜未被光阻覆盖的部分，而达到蚀刻的目的，这种蚀刻方式也就是所谓的湿式蚀刻。因为湿式蚀刻是利用化学反应来进行薄膜的去除，而化学反应本身不具方向性，因此湿式蚀刻过程为等向性，一
半导体工艺制造论文
请回答以下问题： 题目：（1）在离子注入工艺中,有一道工艺是”沟道器件轻掺杂源(漏)区”,其目的是减小电场峰植和热电子效应!请详尽解释其原理! 题目：（2）在电极形成或布线工艺中,用到金属Ti,请详尽说明金属Ti的特性、金属Ti 的相关工艺、以及金属Ti在电路中的作用! 题目：（3）在化学气相淀积反应中低压会带来什么好处? 题目：（4）在光刻胶工艺中要进行，软烘，曝光后烘焙和坚膜烘焙，请详细说明这三步工艺的目的和条件。 题目：（5）请对Si（以一种刻蚀气体为例）和SiO2（以一种刻蚀气体为例）刻蚀工艺进行描述，并给出主要的化学反应方程式。 （每题20分，满分100分） （1）在离子注入工艺中,有一道工艺是”沟道器件轻掺杂源(漏)区”,其目的是减小电场峰植和热电子效应!请详尽解释其原理! 答：轻掺杂漏区（LDD）注入用于定义MOS晶体管的源漏区。这种区域通常被称为源漏扩展区。注入使LDD杂质位于栅下紧贴沟道区边缘，为源漏区提供杂质浓度梯度。LDD在沟道边缘的界面区域产生复杂的横向和纵向杂质剖面。nMOS和pMOS的LDD 注入需用两次不同的光刻和注入。在源漏区浅结形成的同时MOSFET的栅也被注入。 LDD结构用栅作为掩膜中低剂量注入形成（n-或p-注入），随后是大剂量的源漏注入（n+或p+注入）。源漏注入用栅氧化物侧墙作为掩膜。如果没有形成LDD，在正常的晶体管工作时会在结和沟道区之间形成高电场。电子在从源区向漏区移动的过程中（对n沟道器件）将受此高电场加速成为高能电子，它碰撞产生电子—空穴对。热电子从电场获得能量，造成电性能上的问题，如被栅氧化层陷阱捕获，影响器件的阀值电压控制。 随着栅氧厚度、结深、沟道长度的减小,漏端最大电场强度增大,热载流子效应的影响变大,它对器件的寿命、可靠性等有很大影响。通过分析我们可以看到：LDD结构通过两条途径来抑制热载流子效应：弱化漏端电场和使得漏端最大电场离开栅极。增大注
反应离子刻蚀技术的原理
摘要：详细阐述离子刻蚀技术的原理，反应腔功能与结构设计，着重介绍适应集成电路特征尺寸微细化发展所采用的新技术。关键词：刻蚀，等离子体，射频Author: 刘晓明from Applied Material (China) --SolidState Technology( China) 前言目前，整个集成电路制造技术向着高集成度、小特征尺寸（CD）的方向发展。硅片直径从最初的4英寸发展到已批量生产的12英寸生产线。同时，衡量半导体制造技术的关键参数－特征尺寸亦朝着微细化方向发展，从最初的5祄发展到当前的110nm、90nm、65nm。而刻蚀是决定特征尺寸的核心工艺技术之一。刻蚀技术分为湿法刻蚀和干法刻蚀。湿法刻蚀采用化学腐蚀进行，是传统的刻蚀工艺。它具有各项同性的缺点，即在刻蚀过程不但有所需要的纵向刻蚀，还有不需要的横向刻蚀，因而精度差，线宽一般在3祄以上。干法刻蚀是因应大规模集成电路电路生产的需要而被开发出的精细加工技术，它具有各项异性的特点，在最大限度上保证了纵向刻蚀，还控制了横向刻蚀。目前流行的典型设备为反应离子刻蚀（RIE-Reactive Ion Etch）系统。它已被广泛应用于微处理器（CPU）、存储（DRAM）和各种逻辑电路的制造中。其分类按照刻蚀的材料分为介电材料刻蚀（Dielectric Etch）、多晶硅刻蚀（Poly-silicon Etch）和金属刻蚀（Metal Etch）。反应离子刻蚀技术的原理刻蚀精度主要是用保真度（Profile）、选择比（Selectivity）、均匀性（Uniformity）等参数来衡量。所谓保真度度，就是要求把光刻胶的图形转移到其下的薄膜上,即希望只刻蚀所要刻蚀的薄膜，而对其上的掩膜和其下的衬底没有刻蚀。事实上，以上三个部分都会被刻蚀，只是刻蚀速率不同。选择比（Selectivity）就是用来衡量这一指标的参数。S=V/U（V为对薄膜的刻蚀速率，U为对掩膜或衬底的刻蚀速率），S越大则选择比越好。由于跨越整个硅片的薄膜厚度和刻蚀速率不尽相同，从而也导致图形转移的不均匀，尤其是中心（Center）和边缘（Edge）相差较大。因而均匀性（Etch Rate Uniformity）成为衡量这一指标的重要参数。除以上参数外，刻蚀速率（Etch Rate）也是一个重要指标，它用来衡量硅片的产出速度，刻蚀速率越快，则产出率越高。反应离子刻蚀是以物理溅射为主并兼有化学反应的过程。通过物理溅射实现纵向刻蚀，同时应用化学反应来达到所要求的选择比，从而很好地控制了保真度。刻蚀气体（主要是F基和CL基的气体）在高频电场（频率通常为13.56MHz）作用下产生辉光放电，使气体分子或原子发生电离，形成“等离子体”（Plasma）。在等离子体中，包含有正离子（Ion+)、负离子（Ion-）、游离基（Radical）和自由电子（e）。游离基在化学上是很活波的，它与被刻蚀的材料发生化学反应，生成能够由气流带走的挥发性化合物，从而实现化学刻蚀。另一方面，如图1所示，反应离子刻蚀腔体采用了阴极（Cathode）面积小，阳极面积大的不对称设计。在射频电源所产生的电场的作用下带负电的自由电子因质量小、运动速度快，很快到达阴极；而正离子则由于质量大，速度慢不能在相同的时间内到达阴极, 从而使阴极附近形成了带负电的鞘层电压。同时由于反应腔的工作气压在10-3~10-2Torr, 这样正离子在阴极附近得到非常有效的加速，垂直轰击放置于阴极表面的硅片，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。正是由于离子轰击的存在才使得各向异性刻蚀得以实现。[attach]201183[/attach] 图1. DPSII 刻蚀腔结构图初期的射频系统普遍为电容式耦合单射频系统设计（Bias RF）。但随着工艺要求的不断提高，双射频设计（Bias RF 和Source RF）开始被广泛应用。特别是到65nm以后，这已经成为必然选择。该设计方式能把离子的轰击速度和浓度分开控制，从而更好地控制刻蚀速率、选择比、均匀性和特征尺寸（CD）。传统的单射频系统为了提高刻蚀速率，通常会增加RF功率以提高电场强度，从而增加离子浓度（Ion Density）、加快刻蚀。但离子的能量（Ion Energy）也会相应增加，损伤硅片表面。为了解决这一问题，半导体设备厂商普遍采用了双射频系统设计，也就是在原有基础上，增加一个置于腔体顶部的射频感应电场来增加离子的浓度。其工作原理如下，如图2所示，一个射频电源（Source RF）加在一个电感线圈上，产生交变磁场从而产生感应电场。该电场加速产生更多的离子，而又不直接轰击硅片。[attach]201184[/attach] 图2. 电感耦合原理图此
等离子刻蚀
等离子刻蚀 等离子体刻蚀（也称干法刻蚀）是集成电路制造中的关键工艺之一,其目的是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。在今天没有一个集成电路芯片能在缺乏等离子体刻蚀技术情况下完成。刻蚀设备的投资在整个芯片厂的设备投资中约占10%~12%比重,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。 最早报道等离子体刻蚀的技术文献于1973年在日本发表,并很快引起了工业界的重视。至今还在集成电路制造中广泛应用的平行电极刻蚀反应室（Reactive Ion Etch-RIE）是在1974年提出的设想。 图1显示了这种反应室的剖面示意图和重要的实验参数,它是由下列几项组成：一个真空腔体和真空系统,一个气体系统用于提供精确的气体种类和流量,射频电源及其调节匹配电路系统。 等离子刻蚀的原理可以概括为以下几个步骤： ● 在低压下,反应气体在射频功率的激发下,产生电离并形成等离子体,等离子体是由带电的电子和离子组成,反应腔体中的气体在电子的撞击下,除了转变成离子外,还能吸收能量并形成大量的活性基团（Radicals） ● 活性反应基团和被刻蚀物质表面形成化学反应并形成挥发性的反应生成物 ● 反应生成物脱离被刻蚀物质表面,并被真空系统抽出腔体。 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,正是由于离子轰击的存在才使得各向异性刻蚀得以实现。 自从最初的平行电极型等离子体反应室被用于芯片制造以来,随着芯片尺寸的不断扩大及图形尺寸的不断减小,平行电极等离子刻蚀设备在过去20年中已得到了很大的改进,虽然其原理还是一样,但最大的改进在反应腔室周围加上磁场（Magnetic Enhanced RIE,MERIE)。由于电子在磁场和电场的共同作用下将作圆柱状回旋运动而不是电场下的直线运动,磁场的存在将直接导致反应气体电离截面的增加,磁场的引进会增强离子密度,并使得等离子刻蚀技术可以在更低气压下得以运用（<10mT)。由于离子密度的增加,撞击表面的离子能量也可以在不降低刻蚀速率的情况下被降低,从而提高刻蚀选择比。 当被刻蚀的线条宽小于0.25mm时,MERIE在控制刻蚀性能遇到了挑战,于是电感耦合等离子刻蚀（Inductive Coupled Plasma-ICP）便应运而生。ICP反应室是在RIE反应室的上方加置线圈状的电极,并通过电感耦合达到增强等离子密度的效果。目前在高端芯片生产中的导电体刻蚀基本上都采用ICP反应腔体技术,其优点是可以用上下两组电极分别控制离子的密度和能量以达到最优化的组合,这也是MERIE系统所无法比拟的。
半导体刻蚀工艺技术——ICP.
半导体刻蚀工艺技术——ICP 摘要：ICP技术是微纳加工中的常用技术之一，本文简单介绍了ICP刻蚀技术(inductively coupled plasma)的基本原理和刻蚀设备的结构，对ICP工艺所涉及的化学、物理过程做了简要分析。阐述了ICP刻蚀参数对刻蚀结果的影响以及干法刻蚀的生成物。由于ICP技术在加工过程中可控性高，具有越来越重要的地位。以在硅基MEMS器件的ICP刻蚀为例，详细的介绍了在硅基MEMS制作过程中ICP刻蚀的反应过程，说明了在ICP刻蚀过程中如何实现控制加工深度和角度。据近年来国内外ICP技术的发展现状和发展趋势,对其在光电子器件、半导体氧化物、Ⅲ一V族化合物等方面的应用作了一些简要介绍。 关键词：ICP、刻蚀、参数、模型、等离子体 Process technology of semiconductor etching——ICP LIU Zhi Wei （Xi'an Electronic and Science University, School of Microelectronics.1411122908） Abstract：ICP technology is one of the commonly used in micro nano processing technology，This paper simply introduces ICP etching technology (inductively coupled plasma) structure and the basic principles of etching equipment,To do a brief analysis on the ICP process involved in chemical, physical process.Describes the effects of ICP etching parameters on the etching results and the resultant dry etching. Because the ICP technology in the process of processing high controllability, plays a more and more important role. Using ICP etching in silicon MEMS device as an example, describes in detail in the reaction process of silicon based MEMS in the production process of ICP etching, explains how to realize the control of machining depth and angle in the ICP etching process. According to the development status and development trend at home and abroad in recent years of ICP technology, its application in optoelectronic devices and semiconductor oxide, III a group V compound as well as some brief introduction. Key words：ICP、etching, parameter, model, plasma 1引言 刻蚀是微细加工技术的一个重要组成部分,微电子学的快速发展推动其不
半导体工艺自己总结
只是想多了解下工艺,因为自己不是学这个的,要补课啊 .... 是不是可以这么理解: 1.PAD oxide：SiO2在LOCOS和STI形成时都被用来当作nitride的衬垫层，如果没有这个SiO2衬垫层作为缓冲之用，LPCVD nitride的高张力会导致wafer产生裂缝甚至破裂，同时也作为NITRIDE ETCH时的STOP LAYER 2.SAC oxide：Sacrificial Oxide在gate oxidation之前移除wafer表面的损伤和缺陷，有助于产生一个零缺陷的wafer 表面以生成高品质的gate oxide;经过HDP后Pad Oxide结构已经被破坏了，可能无法阻挡后面Implant的离子。所以生长一层Sac Oxide，作为在后面Implant时对Device的保护。 3.BPSG 含硼及磷的硅化物BPSG乃介于Poly之上、Metal之下，可做为上下两层绝缘之用，加硼、磷主要目的在使回流后的Step较平缓，以防止Metal line溅镀上去后，造成断线 4.ONO（OXIDE NITRIDE OXIDE）氧化层-氮化层-氧化层半导体组件，常以ONO三层结构做为介电质（类似电容器），以储存电荷，使得资料得以在此存取。在此氧化层- 氮化层–氧化层三层结构，其中氧化层与基晶的结合较氮化层好，而氮化层居中，则可阻挡缺陷（如pinhole）的延展，故此三层结构可互补所缺. 5.space Oxide RIE Etch:猜想应当是氧化物隔离的反应离子刻蚀（RIE-Reactive Ion Etch） 反应离子刻蚀是以物理溅射为主并兼有化学反应的过程。通过物理溅射实现纵向刻蚀，同时应用化学反应来达到所要求的选择比，从而很好地控制了保真度。刻蚀气体（主要是F基和CL基的气体）在高频电场（频率通常为13.56MHz）作用下产生辉光放电，使气体分子或原子发生电离，形成“等离子体”（Plasma）。在等离子体中，包含有正离子（Ion+)、负离子（Ion-）、游离基（Radical）和自由电子（e）。游离基在化学上是很活波的，它与被刻蚀的材料发生化学反应，生成能够由气流带走的挥发性化合物，从而实现化学刻蚀。 6:IMD Inter-Metal-Dielectric 金属绝缘层...(汗...........) 7:SOG spin-on glass 旋涂玻璃用于平坦化.SOD是SPIN-ON DOP ANTS?自旋转掺杂剂?,具体作用不甚清楚了.... 至于N-DEPL我怀疑是否是N耗尽区的意思,但是不是很清楚CMOS工艺中是如何实现这样的一个层次的,它是环绕DIFF 区域的一个可选层.莫非是反型的隔离? 外延： 外延生长之所以重要，在于外延层中的杂质浓度可以方便的通过控制反应气流中的杂质含量加以调节，而不依赖于衬底中的杂质种类与掺杂水平。 外延技术可用于解决高频功率器件的击穿电压与集电极串联电阻对集电极电阻率持相反要求的矛盾；掺杂较少的外延层保证了较高的击穿电压，高掺杂的衬底则可以大大降低集电极的串联电阻 ?????????气体SiCl气体2H?HClSi固体气体?4?反应过程为CVD 需要高温，①，同时42??????气体?气体2SiCl?Si固体SiCl，②因此若四氯化硅的浓度太高，则硅存在一竞争反应24反而会被侵蚀而非生长。硅通常是在低浓度区域生长。①式的反应是可逆的，如果进入反应炉的载气中含有氯化氢，将会有去处或侵蚀的情况发生。实际上，此侵蚀动作可用来在外延生长前先清洁硅晶片表 面， . . . . 去处其表面的氧化物和其他杂质。 金属有机物化学气相沉积外延（MOCVD），一般使用在较低温度下即可成为气态的Ⅲ族元素有机化合物和Ⅴ族元素氢化物
半导体技术-蚀刻
蚀刻（ETCH） 微影只是将光罩图案转移到光阻上，接下来利用这层光阻为罩幕（mask），以便对光阻下的薄膜或Si片进行选择性蚀刻或离子注入。蚀刻即是利用化学反应或物理作用，把光阻上的图案转移到薄膜上。 蚀刻的机制，按发生顺序可概分为「反应物接近表面」、「表面氧化」、「表面反应」、「生成物离开表面」等过程。所以整个蚀刻，包含反应物接近、生成物离开的扩散效应，以及化学反应两部分。整个蚀刻的时间，等于是扩散与化学反应两部分所用时间的总和。二者之中孰者所用时间较长，整个蚀刻快慢也卡在该者，故有「reaction limited」与「diffusion limited」两类蚀刻之分。 1．湿蚀刻 最普遍、也是设备成本最低的蚀刻方法，主要有三方面因素影响蚀刻速率 (etching rate)：蚀刻液浓度、蚀刻液温度、及搅拌 (stirring) 的有无。定性而言，增加蚀刻温度与加入搅拌，均能有效提高蚀刻速率，但浓度影响则较不明确。一个选用湿蚀刻配方的重要观念是「选择性」(selectivity)，指进行蚀刻时，对被蚀物去除速度与连带对其他材质(如蚀刻掩膜「etching mask」或承载被加工薄膜基板「substrate 」) 的腐蚀速度之比值。一个具有高选择性的蚀刻系统，应该只对被加工薄膜有腐蚀作用，而不伤及一旁蚀刻掩膜或其下的基板材料。 (1) 等向性蚀刻 (isotropic etching) 大部分的湿蚀刻液均是等向性，换言之，对蚀刻接触点的任何方向腐蚀速度并无明显差异。故一旦定义好蚀刻掩膜的图案，暴露出来的区域，便是往下腐蚀的所在；只要蚀刻配方具高选择性，便应当止于所该止之深度。 然而有鉴于任何被蚀薄膜皆有其厚度，当其被蚀出某深度时，蚀刻掩膜图案边缘的部位渐与蚀刻液接触，故蚀刻液也开始对蚀刻掩膜图案边缘的底部，进行蚀掏，这就是所谓的下切或侧向侵蚀现象(undercut)。该现象造成的图案侧向误差与被蚀薄膜厚度同数量级，换言之，湿蚀刻技术因而无法应用在类似「次微米」线宽的精密制程技术！ (2) 非等向性蚀刻 (anisotropic etching) 湿蚀刻「选择性」观念，是以不同材料的受蚀快慢程度来说明。然而自1970年代起，在诸如Journal of Electro-Chemical Society等期刊中，发表了许多有关碱性或有机溶液腐蚀单晶硅的文章，其特点是不同的硅晶面腐蚀速率相差极大，尤其是<111>方向，足足比<100>或是<110>方向的腐蚀速率小一到两个数量级！因此，腐蚀速率最慢的晶面，往往便是腐蚀后留下的特定面。 2．干蚀刻 干蚀刻是一类较新型，但迅速为半导体工业所采用的技术。其利用电浆 (plasma) 来进行半导体薄膜材料的蚀刻加工。其中电浆必须在真空度约10至0.001 Torr 的环境下，才有可能被激发出来；而干蚀刻采用的气体，或轰击质量颇巨，或化学活性极高，均能达成蚀刻的目的。 干蚀刻基本上包括「离子轰击」(ion-bombardment)与「化学反应」(chemical reaction) 两部分蚀刻机制。偏「离子轰击」效应者使用氩气(argon)，加工出来的边缘侧向侵蚀现象极微。而偏「化学反应」效应者则采氟系或氯系气体(如四氟化碳CF4)，经激发出来的电浆，即带有氟或氯之离子团，可快速与芯片表面材质反应。 干蚀刻法可直接利用光阻作蚀刻的阻绝遮幕，不必另行成长阻绝遮幕的半导体材料。而其最重要的优点，能兼顾边缘侧向侵蚀现象极微与高蚀刻率两种优点，换言之，此技术中所谓「活性离子蚀刻」(reactive ion etch；RIE) 已足敷「次微米」线宽制程技术的要求，而正被大量使用中。