刻蚀工艺和薄膜工艺(一)
BOE屏幕生产工艺流程 (2)
BOE屏幕生产工艺流程
BOE屏幕的生产工艺流程主要包括以下几个步骤：
1. 制备基板：选择适合的玻璃或塑料基板，经过清洗和处理，以获得平整的表面。
2. 沉积薄膜：采用物理或化学方法，在基板上沉积透明导电膜（如氧化铟锡膜）和液晶向列膜（如聚酯薄膜）等。
3. 刻蚀工艺：利用光刻技术，通过模板光刻和后刻蚀等步骤，在薄膜上形成导电线路和显示单元的形状。
4. 封装：将基板和液晶层组合在一起，并加入封装层和连接引线，以保护屏幕并提供电力和信号传输。
5. 裸眼3D技术（如果适用）：BOE还开发了裸眼3D技术，可以在屏幕上显示立体图像，它涉及到额外的成像层和调光层等。
6. 检验和测试：进行质量检验和屏幕功能测试，以确保屏幕制造符合要求。
7. 包装和出货：对屏幕进行包装和标记，并准备好发货。
需要注意的是，以上只是BOE屏幕生产工艺的基本步骤，实际的生产流程可能会有所调整和优化，以适应不同屏幕类型和需求。
第09章-刻蚀工艺
微观负载效应
• 微观负载效应
– 对于接触窗和金属层间接触孔刻 蚀，较小的窗孔刻蚀速率比较大 窗孔慢 – 由于光刻胶溅镀沉积到侧壁上， 图形隔离区域的刻蚀轮廓比密集 区域宽
微观负载效应刻蚀轮廓
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过刻蚀效应
主刻蚀和过刻蚀轮廓
过刻蚀中，被刻蚀薄膜和衬底材料之间的选择性要足够高，避免损失过多衬底材料
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CF4, CHF3 CF4, CHF3 SF6
4835 6156 2535 7037
半导体制造技术导论（第二版）
第九章
刻蚀工艺
白雪飞 中国科学技术大学电子科学与技术系
提纲
• 简介
• 刻蚀工艺基础
• 湿法刻蚀工艺 • 干法刻蚀工艺 • 等离子体刻蚀工艺
• 刻蚀工艺制程趋势
• 刻蚀工艺发展趋势
2
简
介
先进的集成电路工艺流程
先进的集成电路工艺流程
4
刻蚀工艺简介
• 刻蚀工艺
– 移除晶圆表面材料 – 图形化刻蚀：去除指定区域的材料，将图形转移到衬底薄膜上 – 整面全区刻蚀：去除整个表面薄膜达到所需工艺要求
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离子辅助刻蚀实验
离子辅助刻蚀实验及结果
XeF2：纯化学刻蚀；Ar+：纯物理刻蚀
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刻蚀工艺的比较
纯化学刻蚀 应用 刻蚀速率 湿法刻蚀，剥除， 光刻胶刻蚀 可以从高到低
反应式离子刻蚀 等离子体图形化刻蚀 高，可控
纯物理刻蚀 氩轰击 低
选择性
刻蚀轮廓 工艺终点
非常好
等向性 计时或目测
可以接受，可控
������ =
������1 − ������
2
+ ������2 − ������
刻蚀工艺
硅片工艺程集成电路工艺之MaterialsIC Fab Metallization CMP Dielectric deposition TestWafers刻蚀Thermal Processes MasksImplantEtch PR stripPackagingPhotolithography DesignFinal Test刻蚀1、基本介绍 2、湿法刻蚀 3、干法刻蚀 4、刻蚀工艺刻蚀的定义 基于光刻技术的腐蚀：刻蚀 湿法称腐蚀？干法称刻蚀？ 将光刻胶上的IC设计图形转移到硅片 表面 腐蚀未被光刻胶覆盖的硅片表面，实 现最终的图形转移 化学的，物的或者两者的结合栅极光刻对准栅极光刻掩膜光刻胶 多晶硅STI P-WellUSG栅极光刻曝光Gate Mask显影/后烘/检验Photoresist Polysilicon STI P-Well USG STIPR Polysilicon USG P-Well多晶硅刻蚀（1）Polysilicon多晶硅刻蚀（2）Gate Oxide PolysiliconPR STI P-Well USG STIPR USG P-Well去除光刻胶Gate Oxide Polysilicon离子注入Gate Oxide Dopant Ions, As Polysilicon+STI P-WellUSGSTIn+ P-Welln+USG Source/Drain快速热退火Gate Oxide Polysilicon Gate 刻蚀术语Etch rate 刻蚀速 Selectivity选择比 Etch uniformity均匀性 Etch profile侧墙轮 Wet etch湿法刻蚀 Dry etch干法刻蚀 Endpoint 终点检测STIn+ P-Welln+USG Source/Drain刻蚀速率刻蚀速是指单位时间内硅片表面被刻蚀的材 去除d0刻蚀速率刻蚀后膜厚的变化 刻蚀速 = 刻蚀时间 PE-TEOS PSG 膜,在 22 °C 6:1 BOE 中湿刻1分钟, 刻蚀前, d = 1.7 μm, 刻蚀后, d = 1.1 μm 17000-11000 ----------------1Δdd1刻蚀前Etch Rate =刻蚀后Δdt (/min)Δd = d0 - d1 () 是材膜厚的变化， t 刻蚀时间 (分)ER == 6000 /min均匀性 刻蚀的均匀性是衡刻蚀工艺 在硅片内和硅 片间的可重复性 刻蚀本身的均匀性和材膜厚的均匀性 特征尺寸的负载效应（loading effect) 通常用标准偏差来定义 同的定义给出同的结果非均匀性标准偏差测N 点σ=( x1 x ) 2 + ( x2 x ) 2 + ( x3 x ) 2 + + ( x N x ) 2 Nx=x1 + x 2 + x3 + + x N N非均匀性表达式刻蚀的非均匀性（NU）可由下 面的公式计算(称为Max-Min uniformity, 适用于超净厂房的作业)NU(%) = (Emax - Emin)/ 2Eave Emax = 测量到的最大刻蚀速率 Emin = 测量到的最小刻蚀速率 Eave = 刻蚀速率平均值选择比 Selectivity 选择比是同的材的刻蚀速的比值 在有图形的刻蚀中是非常重要的 对下层材质和光刻胶的选择性 E1 S= BPSG 对 Poly-Si的选择比: E2PR BPSG Poly-Si Si Gate SiO2 E2 PR BPSG Poly-Si Si E1选择比SelectivityEtch rate 1 Selectivity = Etch rate 2 对于PE-TEOS PSG 膜刻蚀速是 6000 /min, 对于硅的刻蚀速是30 /min, PSG 对 silicon6000 Selectivity = ----------------30刻蚀1、基本介绍 2、湿法刻蚀 3、干法刻蚀 4、刻蚀工艺= 200: 1湿法刻蚀 化学溶液溶解硅片表面的材质 刻蚀后产品是气体，液体或是可溶解在刻 蚀溶液中的材质。
集成电路工艺：刻蚀
1. 引 言
1.1刻蚀的概念
刻蚀：它是半导体制造工艺，微电子IC制造工 艺以及微纳制造工艺中的一种相当重要的步骤。 是与光刻相联系的图形化（pattern）处理的一 种主要工艺。所谓刻蚀，实际上狭义理解就是 光刻腐蚀，先通过光刻将光刻胶进行光刻曝光 处理，然后通过其它方式实现腐蚀处理掉所需 除去的部分。随着微制造工艺的发展；广义上 来讲，刻蚀成了通过溶液、反应离子其它机 械方式来剥离、去除材料的一种统称，成为微 加工制造的一种普适叫法。
4.2常用材料的湿法刻蚀
1.二氧化硅湿法刻蚀 采用氢氟酸溶液加以进行。因为二氧化硅可与室
温的氢氟酸溶液进行反应，但却不会蚀刻硅基材 及多晶硅。反应式如下：
SiO2 + 6HF＝ H2[SiF6] + 2H2O 由于氢氟酸对二氧化硅的蚀刻速率相当高，在制
程上很难控制，因此在实际应用上都是使用稀释 后的氢氟酸溶液，或是添加氟化铵（NH4F）作 为缓冲剂的混合液，来进行二氧化硅的蚀刻。
下层的Ti ➢ 金属铝的刻蚀步骤多，工艺复杂
4. 湿法刻蚀
4.1 湿法刻蚀的原理
湿法刻蚀是将被刻蚀材料浸泡在腐蚀液内进行腐蚀 的技术
这是各向同性的刻蚀方法，利用化学反应过程去除 待刻蚀区域的薄膜材料
湿法刻蚀，又称湿化学腐蚀法。半导体制造业一开 始，湿法腐蚀就与硅片制造联系在一起。现在湿法 腐蚀大部分被干法刻蚀代替，但在漂去氧化硅、除 去残留物、表层剥离以及大尺寸的图形腐蚀应用方 面起着重要作用。尤其适合将多晶硅、氧化物、氮 化物、金属与Ⅲ－Ⅴ族化合物等作整片的腐蚀。
干法刻蚀是各向异性刻蚀，用物理和化学方法， 能实现图形的精确转移，是集成电路刻蚀工艺的 主流技术。
各向同性刻蚀：侧向与纵向腐蚀速度相同 各向异性刻蚀：侧向腐蚀速度远远小于纵向腐蚀
刻蚀（ETCH）工艺的基础知识
刻蚀（ETCH）工艺的基础知识何谓蚀刻(Etch)?答：将形成在晶圆表面上的薄膜全部，或特定处所去除至必要厚度的制程。
蚀刻种类:答：(1) 干蚀刻(2) 湿蚀刻蚀刻对象依薄膜种类可分为:答：poly,oxide, metal半导体中一般金属导线材质为何?答：鵭线(W)/铝线(Al)/铜线(Cu)何谓 dielec tric蚀刻(介电质蚀刻)?答：Oxideetch and nitrid e etch半导体中一般介电质材质为何?答：氧化硅/氮化硅何谓湿式蚀刻答：利用液相的酸液或溶剂;将不要的薄膜去除何谓电浆 Plasma?答：电浆是物质的第四状态.带有正,负电荷及中性粒子之总和;其中包含电子,正离子, 负离子,中性分子,活性基及发散光子等,产生电浆的方法可使用高温或高电压.何谓干式蚀刻?答：利用plas ma将不要的薄膜去除何谓Unde r-etchin g(蚀刻不足)?答：系指被蚀刻材料，在被蚀刻途中停止造成应被去除的薄膜仍有残留何谓Over-etchin g(过蚀刻)答：蚀刻过多造成底层被破坏何谓Etch rate(蚀刻速率)答：单位时间内可去除的蚀刻材料厚度或深度何谓Seas oning(陈化处理)答：是在蚀刻室的清净或更换零件后，为要稳定制程条件，使用仿真（dummy）晶圆进行数次的蚀刻循环。
Asher的主要用途:答：光阻去除Wet benchdryer功用为何?答：将晶圆表面的水份去除列举目前We t benchdry方法:答：(1) Spin Dryer(2) Marang oni dry (3) IPA VaporDry何谓 Spin Dryer答：利用离心力将晶圆表面的水份去除何谓 Marago ni Dryer答：利用表面张力将晶圆表面的水份去除何谓 IPA VaporDryer答：利用IPA(异丙醇)和水共溶原理将晶圆表面的水份去除测Parti cle时,使用何种测量仪器?答：Tencor Surfsc an测蚀刻速率时,使用何者量测仪器?答：膜厚计,测量膜厚差值何谓 AEI答：AfterEtchin g Inspec tion蚀刻后的检查AEI目检W afer须检查哪些项目:答：(1) 正面颜色是否异常及刮伤(2) 有无缺角及P artic le (3)刻号是否正确金属蚀刻机台转非金属蚀刻机台时应如何处理?答：清机防止金属污染问题金属蚀刻机台asher的功用为何?答：去光阻及防止腐蚀金属蚀刻后为何不可使用一般硫酸槽进行清洗?答：因为金属线会溶于硫酸中"Hot Plate"机台是什幺用途?答：烘烤Hot Plate烘烤温度为何?答：90~120 度C何种气体为P oly ETCH主要使用气体?答：Cl2, HBr, HCl用于Al 金属蚀刻的主要气体为答：Cl2, BCl3用于W金属蚀刻的主要气体为答：SF6何种气体为o xidevai/contac t ETCH主要使用气体?答：C4F8, C5F8, C4F6硫酸槽的化学成份为:答：H2SO4/H2O2AMP槽的化学成份为:答：NH4OH/H2O2/H2OUV curing是什幺用途?答：利用UV光对光阻进行预处理以加强光阻的强度"UV curing"用于何种层次?答：金属层何谓EMO?答：机台紧急开关EMO作用为何?答：当机台有危险发生之顾虑或已不可控制,可紧急按下湿式蚀刻门上贴有那些警示标示?答：(1) 警告.内部有严重危险.严禁打开此门(2) 机械手臂危险. 严禁打开此门(3) 化学药剂危险. 严禁打开此门遇化学溶液泄漏时应如何处置?答：严禁以手去测试漏出之液体. 应以酸碱试纸测试. 并寻找泄漏管路.遇IPA 槽着火时应如何处置??答：立即关闭IP A 输送管路并以机台之灭火器灭火及通知紧急应变小组BOE槽之主成份为何?答：HF(氢氟酸)与NH4F(氟化铵).BOE为那三个英文字缩写?答：Buffer ed OxideEtcher。
mems典型工艺流程
mems典型工艺流程MEMS（微机电系统）是一种的技术，将微机电技术与集成电路技术相结合，制造出微小尺寸的机械系统和传感器。
在MEMS的制造过程中，需要经过一系列的工艺流程。
下面将介绍一般MEMS的典型工艺流程。
首先，MEMS的工艺流程通常从硅片的制备开始。
通常采用的是单晶硅片，其表面经过化学洗涤和高温氧化处理，以去除杂质和形成氧化硅层作为基底。
接下来是光刻工艺。
这一步骤通过将光刻胶涂覆在硅片上，然后使用特定的光掩膜进行照射，从而在光刻胶上形成需要的图案。
通过光刻工艺，可以制造出细小的结构和器件形状。
然后是刻蚀工艺。
刻蚀工艺使用化学或物理方法，将不需要的硅片或氧化层材料进行去除。
根据需要，可以采用湿法刻蚀或干法刻蚀。
刻蚀后，可以得到所需的MEMS结构和通道。
接下来是薄膜沉积工艺。
薄膜沉积工艺是将需要的材料沉积到硅片表面，以形成薄膜层。
这种工艺可以用于制造电极、传感器和阻尼材料等。
根据需要，可以采用热氧化、电镀或化学气相沉积等方法进行薄膜沉积。
然后是光刻和刻蚀重复多次的步骤。
这是因为MEMS设备通常需要复杂的结构，需要多次重复进行光刻和刻蚀，以形成所需的形状和结构。
这一步骤可能需要多次光刻胶涂覆、暴露和刻蚀，以实现所需的器件形状和功能。
最后是封装工艺。
封装工艺将制造好的MEMS器件封装到适当的壳体中，保护器件免受外界环境的干扰。
封装工艺可根据具体情况选择不同的方法，例如焊接、粘接或压接等。
总的来说，MEMS的典型工艺流程包括硅片制备、光刻、刻蚀、薄膜沉积、光刻和刻蚀重复多次以及封装。
通过这些工艺步骤，可以制造出各种微小尺寸的MEMS结构和传感器。
MEMS的制造工艺流程非常复杂，需要对微纳米材料和工艺参数进行精确控制和处理。
这些MEMS器件在航天、汽车、医疗和消费电子等领域具有广泛的应用前景。
半导体工艺原理--刻蚀工艺
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用于IC制造中薄膜的典型或代表性等离子体气体
材料 多晶硅
单晶硅 SiO2
Si3N4
Al W Ti TiN TiSi2 光刻胶 2021/3/14
刻蚀剂 SF6,CF4
CF4/H2,CHF3
CF4/O2 HBr,Cl2,Cl2/HBr/O2 与多晶硅的刻蚀剂相同 SF6,NF3,CF4/O2,CF4
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湿法刻蚀剖面
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SiO2 的腐蚀
SiO24HFSiF42H2O SiF42HFH2(SiF6)
氟化铵在SiO2 腐蚀液中起缓冲剂的作用。这种加有氟化铵 的氢氟酸溶液,习惯上称为HF缓冲液。 常用的配方为:
HF:NH4F:H2O = 3ml:6g:10ml
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刻蚀速率（Etch Rate）
d = d0 - d1 (Å) ,腐蚀前后厚度的变化量, t 腐蚀时间 (min),
以BOE对高饱和正硅酸乙酯磷硅酸玻璃（ PE-TEOS PSG ） 薄膜为例,腐蚀时间: 1 minute ,温度: 22 °C,d0 = 1.7 mm, d1 = 1.1 mm,则
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硅或多晶硅的刻蚀
硅的刻蚀通常用硝酸和氢氟酸的混合液 硝酸其氧化作用将硅氧化成二氧化硅,同时氢氟酸将生成
的二氧化硅去掉; 用去离子水冲洗掉刻蚀剂和反应生成物。
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干法刻蚀:主要指利用低压放电产生的等离子体中的 离子或游离基(处于激发态的分子、原子及各种原子 基团等)与材料发生化学反应或通过轰击等物理作用 而达到刻蚀的目的。 ➢ 优点:各项异性好,可以高保真的转移光刻图形; ➢ 主要有溅射与离子束铣蚀、等离子刻蚀、反应离子 刻蚀等。
车间工艺--刻蚀+PECVD
等离子体刻蚀拟解决的问题
刻蚀均匀性的控制 刻蚀效果监测
PECVD镀SiNx:H薄膜-单层介质减反射膜
n0
n1d1 0 / 4
n2
r1
r2
1
δ1
2
n12 n0n2
n1d1 0 / 4
0Байду номын сангаас
r 0, R 0
减反膜对硅片反射率的影响
PECVD镀SiNx:H薄膜-SiNx的优点
边缘刻蚀质量控制及检测-质量问题
刻蚀时间过长： 刻蚀时间越长对电池片的正反面造成损伤影响越大，时
间长到一定程度损伤不可避免会延伸到正面结区，从而导致 损伤区域高复合。 射频功率太低：
使等离子体不稳定和分布不均匀，从而使某些区域刻蚀 过度而某些区域刻蚀不足，导致并联电阻下降。
边缘刻蚀质量控制及检测-检测
（mbar) （W）
（W）
100
500
0
预抽 80
主抽
工作阶段时间（s）
充气
辉光
60
150
1000
清洗 60
充气 180
辉光颜色
腔体内呈 乳白色， 腔壁处呈
淡紫色
*可根据生产实际做相应的调整
边缘刻蚀质量控制及检测-质量问题
短路形成途径 在扩散过程中，即使采用背靠背扩散，硅片的所有表面
（包括边缘）都将不可避免地扩散上磷。PN结的正面所收集 到的光生电子会沿着边缘扩散有磷的区域流到PN结的背面， 而造成短路。此短路通道等效于降低并联电阻。 控制方法
工艺参数调节(SINA-L)
带速：80cm/min 沉积温度：400度 工作压力：0.25mbar 微波功率：3100mw(left),3700mw(right) 气体流量比：SiH4:NH3＝550sccm:1950sccm
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刻蚀工艺和薄膜工艺(一)
刻蚀工艺和薄膜工艺
简介
•刻蚀工艺是一种常用的微纳加工技术，用于在半导体材料上制造微细结构。
•薄膜工艺是根据特定的要求在材料表面制备一层薄膜的技术。
刻蚀工艺
定义
•刻蚀工艺是通过化学反应或物理作用，将特定区域的材料制成所需形状或深度的工艺。
常见方法
1.干法刻蚀：使用高能离子束或高温等干燥条件进行刻蚀。
2.湿法刻蚀：利用酸碱溶液进行刻蚀，有较高的选择性和均匀性。
薄膜工艺
定义
•薄膜工艺是在材料表面制备一层具有特定功能的薄膜的工艺。
常见方法
1.物理气相沉积（PVD）：利用物理方式将原子或分子沉积在基底
上。
2.化学气相沉积（CVD）：利用化学反应在基底上生成薄膜。
刻蚀工艺和薄膜工艺的联系和区别
•刻蚀工艺和薄膜工艺都是微电子制造中常用的工艺。
•刻蚀工艺主要用于制造微细结构，而薄膜工艺主要用于制备功能性薄膜。
•刻蚀工艺和薄膜工艺可以结合使用，以实现更精确的微纳加工。
结论
•刻蚀工艺和薄膜工艺都是微电子制造中极为重要的工艺。
•了解刻蚀工艺和薄膜工艺的原理和方法，可以帮助提高微细结构制备和薄膜制备的技术水平。
脚标：该文章以一个资深创作者的视角，简要介绍了刻蚀工艺和薄膜工艺的定义、常见方法以及二者的联系和区别。
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