刻蚀工艺
第七章刻蚀工艺
干法刻蚀的优点：
各向异性好，选择比高，分辨率高 可控性、灵活性、重复性好 操作安全，易实现自动化 无化学废液，刻蚀过程不引入污染，洁净度高。
干法刻蚀的缺点：
成本高，设备复杂 有“再淀积”现象；某些化学气体具毒性或腐蚀性
光刻胶 多晶硅 光刻胶 多晶硅
SiO2 硅衬底
硅衬底
10
VLSI对刻蚀工艺的质量要求
图形转换的保真度高：各向异性度→1，保真度越好 选择比好：被刻蚀薄膜的刻蚀速率高，掩蔽膜和其它衬底 材料的刻蚀速率尽量低 刻蚀均匀性好，重复性高 对硅片表面和器件结构的损伤小 清洁、经济、安全
11
湿法刻蚀
湿法刻蚀：液态化学试剂与薄膜之间发生化学反应，生成 可溶性（或气态）生成物 湿法刻蚀过程的三步骤：
13
SiO2的湿法刻蚀
氢氟酸可以在室温下与SiO2快速的反应，而不会刻蚀硅： SiO2 + 6HF = H2SiF6 + 2H2O 掩蔽膜：光刻胶、氮化硅、多晶硅 工艺上通常使用加入NH4F的氢氟酸缓冲液（BOE），来维 持有效刻蚀剂浓度。 氢氟酸缓冲液配方为：HF:NH4F:H2O=3ml:6g:10ml NH4F → NH3 + HF
设备：高压等离子体刻蚀机（真空度102～10-1 Torr） 特点： 1.纯化学反应进行刻蚀，选择性好； 2.高气压下，离子的能量很小，各向异性差； 3.对基底的损伤小； 4.多片处理模式。 应用：不考虑图形转移精度的场 合，如去胶工艺（O2，CF4等） 重要！！反应产物的挥发性
23
物理化学性刻蚀（反应离子刻蚀）
30
蚀刻工艺流程
蚀刻工艺流程蚀刻工艺是一种常见的微纳加工技术，广泛应用于集成电路制造、光学器件制造、微机械系统等领域。
蚀刻工艺通过化学溶液或者等离子体对材料表面的刻蚀，实现对微纳结构的加工。
本文将介绍蚀刻工艺的基本流程，以及常见的蚀刻方法和注意事项。
1. 蚀刻工艺流程。
蚀刻工艺的基本流程包括准备工作、蚀刻加工和后处理三个主要环节。
1.1 准备工作。
在进行蚀刻加工之前，首先需要准备好待加工的衬底材料。
通常情况下，衬底材料是硅片、玻璃片或者其他基片材料。
在准备工作中，需要对衬底表面进行清洁处理，以去除表面的杂质和污染物，保证蚀刻加工的质量和精度。
1.2 蚀刻加工。
蚀刻加工是蚀刻工艺的核心环节，通过化学溶液或者等离子体对材料表面进行刻蚀，实现对微纳结构的加工。
蚀刻加工的关键是选择合适的蚀刻溶液或者蚀刻气体，控制加工时间和温度，以及保证加工过程中的稳定性和一致性。
1.3 后处理。
蚀刻加工完成后，需要对加工后的样品进行后处理。
后处理工作包括清洗去除残留的蚀刻溶液或者蚀刻气体，以及对加工表面进行保护处理，防止表面氧化或者其他不良影响。
2. 常见蚀刻方法。
蚀刻工艺根据加工原理和加工方法的不同，可以分为干法蚀刻和湿法蚀刻两种基本方法。
2.1 干法蚀刻。
干法蚀刻是利用等离子体或者化学气相反应进行刻蚀的一种加工方法。
干法蚀刻具有加工速度快、加工精度高、污染少等优点，广泛应用于集成电路制造和光学器件制造等领域。
2.2 湿法蚀刻。
湿法蚀刻是利用化学溶液对材料表面进行刻蚀的一种加工方法。
湿法蚀刻具有操作简单、成本低廉等优点，适用于对材料表面进行精细加工和微纳结构加工。
3. 注意事项。
在进行蚀刻工艺时，需要注意以下几个方面的问题：3.1 安全防护。
蚀刻工艺涉及到化学溶液和气体的使用，操作人员需要做好相应的安全防护工作，避免接触有害物质对人体造成伤害。
3.2 设备维护。
蚀刻设备需要定期进行维护保养，保证设备的稳定性和加工精度。
3.3 加工参数。
刻蚀工艺介绍
刻蚀工艺介绍一、概述刻蚀工艺是一种常用的微纳加工技术，用于在半导体材料表面上制造微米级或纳米级的结构。
该工艺通过使用化学或物理方法，将材料表面的一部分物质移除，从而实现对材料形貌、形状和尺寸的精确控制。
刻蚀工艺在半导体、光学、生物医学、纳米科技等领域具有广泛的应用。
二、刻蚀分类根据刻蚀介质的不同，刻蚀工艺可分为湿法刻蚀和干法刻蚀两种。
湿法刻蚀是指将样品浸泡在特定溶液中，通过溶液中的化学反应来刻蚀样品表面；干法刻蚀则是在真空或气氛下，通过离子轰击或物理气相反应来刻蚀样品表面。
根据刻蚀模式的不同，刻蚀工艺又可分为均匀刻蚀和选择性刻蚀两种。
均匀刻蚀是指样品表面的物质均匀地被移除，形成平整的表面；选择性刻蚀则是指只有特定的材料被刻蚀，而其他材料不受影响。
三、湿法刻蚀湿法刻蚀是一种利用化学反应来刻蚀样品表面的方法。
常用的刻蚀液包括酸性、碱性和氧化性溶液。
酸性溶液可以刻蚀碱金属、半导体和金属材料，常见的有HF、HCl、H2SO4等；碱性溶液则可以刻蚀硅、氮化硅等材料，常见的有KOH、NaOH等；氧化性溶液则可以刻蚀金属和半导体，常见的有HNO3、H2O2等。
湿法刻蚀的优点是刻蚀速度快，刻蚀深度可控制，适用于大面积的刻蚀加工。
然而，湿法刻蚀的缺点是刻蚀剂对环境有一定的污染，并且刻蚀后需要进行清洗和处理。
四、干法刻蚀干法刻蚀是一种在真空或气氛中进行的刻蚀工艺，常用的刻蚀方式包括物理刻蚀和化学气相刻蚀。
物理刻蚀是利用离子轰击的方式来刻蚀样品表面，常用的设备有离子束刻蚀机和反应离子刻蚀机。
离子束刻蚀机通过加速和聚焦离子束，使其撞击样品表面，将表面物质溢出，从而实现刻蚀效果；反应离子刻蚀机则是将离子束与气体反应，生成化学反应产物，再通过气体流动将产物带走。
化学气相刻蚀是通过将刻蚀气体引入到反应室中，使其与样品表面发生化学反应，从而刻蚀样品表面。
干法刻蚀的优点是刻蚀速度快，刻蚀深度可控制，适用于高精度的刻蚀加工。
然而，干法刻蚀的缺点是设备复杂、昂贵，需要对真空系统进行维护和操作。
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
刻蚀工艺改进
▪ 结果分析与讨论
1.我们对实验结果进行了详细的分析，通过图表、数据可视化 等方式，直观地展示了工艺改进带来的效果。 2.对实验中可能出现的误差和干扰因素进行了讨论，进一步验 证了实验结果的可靠性。 3.通过与其他研究结果进行对比，我们证明了新工艺在刻蚀工 艺领域的优势和潜力。
实验设计和结果分析
▪ 未来工作展望
▪ 工艺改进方法
1.工艺参数优化：通过调整工艺参数，如压力、功率、气体流 量等，提高刻蚀效率和均匀性，降低刻蚀损伤。 2.新技术应用：引入先进的刻蚀技术，如等离子体刻蚀、深反 应离子刻蚀等，提升刻蚀工艺水平，满足日益增长的刻蚀需求 。 3.设备改造与更新：对现有刻蚀设备进行改造或更新，提高设 备性能和稳定性，为工艺改进提供硬件支持。 以上内容仅供参考，具体内容需要根据实际情况进行调整和优 化。
▪ 实验结果
1.实验结果显示，经过工艺改进后，刻蚀速率提高了30%，同 时刻蚀均匀性也得到了显著改善。 2.与传统工艺相比，改进后的工艺在刻蚀选择性方面提高了 20%，这意味着对底层材料的损伤减少，提高了整体刻蚀质量 。 3.通过对比实验，我们发现新工艺在降低成本、提高生产效率 方面也表现出明显优势。
刻蚀工艺改进
Index
现有刻蚀工艺的问题
现有刻蚀工艺的问题
▪ 刻蚀均匀性问题
1.刻蚀速率不均匀，导致刻蚀深度不一致。 2.刻蚀选择性低，对不同材料的刻蚀效果差异大。 3.刻蚀过程中会产生侧壁损伤，影响器件性能。 刻蚀工艺中的均匀性是决定刻蚀效果的关键因素之一。现有的 刻蚀技术往往存在刻蚀速率不均匀的问题，导致在同一批次中 的不同芯片或者同一芯片上的不同位置刻蚀深度不一致。这不 仅影响了器件的性能，也降低了生产的良品率。此外，刻蚀选 择性也是一个重要问题，不同的材料在刻蚀过程中的速率差异 可能导致刻蚀失败或者需要额外的工艺步骤来修复。同时，刻 蚀过程中的侧壁损伤也是一个不可忽视的问题，它对器件的长 期稳定性和性能有着重要影响。
刻蚀工艺发展历程
刻蚀工艺发展历程刻蚀工艺是一种常用的微纳加工技术，通过控制化学反应或物理过程，将材料表面的部分物质去除，从而得到所需的结构和形状。
在微电子、光学、生物医学等领域都有广泛应用。
本文将从刻蚀工艺的起源开始，逐步介绍其发展历程。
一、起源与初期发展刻蚀工艺的起源可以追溯到20世纪初期。
最早的刻蚀方法是机械刻蚀，即使用机械设备进行刻蚀，如机械雕刻机。
这种方法虽然简单粗暴，但却被广泛应用于半导体和光学器件的制造中。
随着科学技术的进步，人们开始尝试利用化学方法进行刻蚀。
1927年，美国化学家R. W. Wood首次提出了化学刻蚀的概念，并成功地利用酸性溶液对金属表面进行了刻蚀。
这一发现开启了刻蚀工艺的新篇章。
二、湿法刻蚀的发展在20世纪中叶，随着半导体工业的兴起，湿法刻蚀成为主流。
湿法刻蚀是利用酸性或碱性溶液对材料表面进行刻蚀。
最早的湿法刻蚀方法是浸泡刻蚀，即将待刻蚀的材料浸泡在溶液中，通过溶液与材料表面的化学反应来实现刻蚀。
随着对刻蚀工艺的深入研究，人们逐渐发现了湿法刻蚀的一些局限性，如刻蚀速率低、刻蚀精度不高等。
为了解决这些问题，人们开始探索新的湿法刻蚀方法。
1950年代，美国贝尔实验室研究人员发现，通过加热溶液可以显著提高刻蚀速率，这就是热刻蚀。
热刻蚀利用高温加速化学反应速率，从而提高刻蚀速率和精度。
人们还发现了选择性刻蚀的方法。
选择性刻蚀是指在刻蚀过程中，只对特定材料或特定方向进行刻蚀，而不影响其他材料或方向。
这种方法广泛应用于半导体器件的制造中，可以实现微米级的精确刻蚀。
三、干法刻蚀的崛起随着微纳加工技术的发展，湿法刻蚀逐渐暴露出一些局限性，如溶液的浓度控制困难、污染问题等。
为了解决这些问题，人们开始研究干法刻蚀。
干法刻蚀是利用气体或等离子体进行刻蚀。
最早的干法刻蚀方法是离子束刻蚀，即利用高能离子束对材料表面进行刻蚀。
离子束刻蚀可以实现高速刻蚀和高精度刻蚀，但设备复杂、成本高，限制了其应用范围。
后来，人们发现了等离子体刻蚀的方法。
刻蚀工艺介绍ppt
在出现紧急情况时，如设备故障、人员受伤等，应立即采取应急措施，如停机、救援等。
要点三
环保要求与对策
THANK YOU.
谢谢您的观看
干燥
对表面进行涂层或封装，以保护表面不受外界环境的影响，提高表面的稳定性和耐久性。
保护
刻蚀工艺应用与案例
04
刻蚀工艺在芯片制造中占据重要地位，可对硅片进行精细雕刻，制作出微米级别的芯片结构。
芯片制造
通过刻蚀工艺，可以制作出各种复杂的集成电路，包括模拟电路和数字电路等。
集成电路
利用刻蚀工艺，可以制作出超大规模的集成电路，提高电子设备的性能和功能。
激光器制造
光学制造行业应用
刻蚀工艺发展趋势与挑战
05
高精度刻蚀
随着半导体工艺的不断发展，对刻蚀精度的要求越来越高，高精度刻蚀技术成为发展趋势。
技术发展趋势
等离子体刻蚀
等离子体刻蚀技术以其高刻蚀速率、高选择比、低损伤等优点，逐渐成为主流的刻蚀技术。
反应离子刻蚀
反应离子刻蚀技术以其能够实现各向异性刻蚀的优点，广泛应用于深槽、窄缝的刻蚀。
刻蚀工艺吸附剂对固体表面的吸附作用，将固体表面原子吸附到吸附剂上，从而实现表面刻蚀。
物理刻蚀原理
01
物理撞击
利用高能粒子或激光等物理能量，将固体表面原子撞击，使其脱离固体表面。
02
原子碰撞
通过控制物理能量，使得固体表面原子获得足够的能量，发生跳跃并脱离表面。
化学刻蚀原理
混合刻蚀原理
刻蚀工艺流程
03
工艺说明
化学清洗
机械处理
前处理
工艺说明
刻蚀处理是整个刻蚀工艺的核心部分，主要是通过化学或物理手段，对材料表面进行选择性或非选择性腐蚀，以达到预期的形状和尺寸。
刻蚀相关知识点总结
刻蚀相关知识点总结刻蚀技术主要分为湿法刻蚀和干法刻蚀两种。
湿法刻蚀是在溶液中通过化学反应去除材料表面的工艺，而干法刻蚀是在气相中通过物理或化学反应去除材料表面的工艺。
下面将详细介绍刻蚀的相关知识点。
一、刻蚀的基本原理1. 湿法刻蚀原理湿法刻蚀是利用化学溶液对材料表面进行腐蚀或溶解的工艺。
湿法刻蚀的原理是在溶液中加入具有特定功能的化学试剂，使其与被刻蚀物质发生化学反应，从而去除材料表面的部分物质。
湿法刻蚀通常可以实现较高的刻蚀速率和较好的表面质量，但需要考虑溶液中的成分和温度对环境的影响。
2. 干法刻蚀原理干法刻蚀是利用气相中的等离子体或化学反应对材料表面进行腐蚀或清除的工艺。
干法刻蚀的原理是在高能离子束或化学气体的作用下，使被刻蚀物质表面发生物理或化学反应，从而去除材料表面的部分物质。
干法刻蚀通常可以实现更高的加工精度和更好的表面质量，但需要考虑设备的复杂性和成本的影响。
二、刻蚀的工艺参数1. 刻蚀速率刻蚀速率是刻蚀过程中单位时间内去除的材料厚度，通常以单位时间内去除的厚度为单位。
刻蚀速率的选择需要综合考虑刻蚀材料的性质、刻蚀条件、刻蚀设备和加工要求等因素。
2. 刻蚀选择性刻蚀选择性是指在多种材料叠加或混合结构中选择性地去除某一种材料的能力。
刻蚀选择性的选择需要考虑被刻蚀材料和其它材料之间的化学反应性和物理性质的差异，以实现精确的刻蚀。
3. 刻蚀均匀性刻蚀均匀性是指在整个刻蚀过程中去除材料的厚度分布情况。
刻蚀均匀性的选择需要考虑刻蚀设备和刻蚀条件对被刻蚀物质的影响，以实现均匀的刻蚀。
4. 刻蚀深度控制刻蚀深度控制是指在整个刻蚀过程中去除材料的深度分布情况。
刻蚀深度控制的选择需要综合考虑刻蚀设备和刻蚀条件对被刻蚀物质的影响，以实现精确的刻蚀深度。
5. 刻蚀环境控制刻蚀环境控制是指在整个刻蚀过程中对刻蚀环境（如溶液中的成分、气相中的气体、温度和压力等）的控制。
刻蚀环境控制的选择需要考虑被刻蚀材料的特性和加工的要求，以实现良好的刻蚀效果。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
3、Si3N4 腐蚀液： HF、 H3PO4 ( 180oC )
4、GaAs 腐蚀液： 1ml HF + 2ml H2O + 8mg AgNO3 + 1g CrO3 H2SO4 + H2O2 + H2O NH4OH + H2O2 + H2O
5、Al 腐蚀液： 4ml H3PO4 + 1ml HNO3 + 4ml CH3COOH + 1ml H2O ，
式中，n 为被溅射材料的
原子密度。
RF 发生器 阳极 1) 刻蚀气体进入 反应室 气体传送
2) 电场使反应
电场 刻蚀反应室 l 3) 电子和原子结合 产生等离子体 l 副产物
8) 副产物去
物分解
除
排气
4)
反应正离子轰 击表面
5) 反应离子吸
附在表面
6) 原子团和表面膜的表 7) 副产物解吸
面反应
少一个电子的氟原子
离子的形成
选择离子的原则： 1、质量 质量为 M2 的靶原子从质量为 M1 的入射离子所获得的能量 为：
4 M 1M 2 E E0 2 (M1 M 2 )
d 2E dE 令 0 ，这时靶原子 0，可得 M1 M 2 ，且 2 dM 1 dM 1
可获得最大能量，即：Emax E0 。所以为获得最好的溅射效果，
反应 气体
射频
电极
等 离子 体场 晶圆
接地
平板等离子体刻蚀
粒子束刻蚀 粒子束刻蚀也是干法刻蚀的一种，与化学等 离子体刻蚀不同的是粒子束刻蚀是一个物理工艺。 如图所示，晶圆在真空反应室内被置于固定器上， 并且向反应室导入氩气流。氩气进入反应室便受 到从一对阴阳极来的高能电子束流的影响。电子 将氩原子离子化成带正电荷的高能状态。由于晶 圆位于接负极的固定器上，从而氩离子便被吸向 固定器。在移动的同时被加速以提高能量。在晶 圆表面上它们轰击进入暴露的晶圆层并从晶圆表 面炸掉一小部分从而达到刻蚀的目的。
刻蚀 湿法 沉浸 喷射 等离 子体 干法 离子 轰击 反 应离子 刻 蚀（ R.I .E ）
桶形
平面
干法刻蚀与湿法刻蚀相比的优点： 刻蚀剖面是各向异性，具有非常好的恻壁剖面控制； 好的CD控制； 最小的光刻胶脱落或黏附问题； 好的片内、片间、批次间的刻蚀均匀性； 较低的化学制品使用和处理费用。
刻蚀工艺中容易出现的问题：过刻蚀、内切、选择性和侧边的 各向异性/各向同性刻蚀。 不完全刻蚀 是指表面层刻蚀不 彻底，如图所示。 产生的原因：太短的刻蚀时间；薄厚 不均匀的待刻蚀层；过低的刻蚀温度。
过刻蚀和底切
与不完全刻蚀相反，不过通常是有意识的过刻蚀， 因为恰到好处是很难做到的。理想的刻蚀应该是形成垂 直的侧边，产生这种理想结果的刻蚀技术叫做各向异性 刻蚀。然而，刻蚀总是在各个方向同时进行的，这样就 避免不了在侧面形成一个斜面，这种现象称为底切。刻 蚀的目标是把这种底切控制在一个可以接受的范围内。 由于这种底切的存在，在电路设计时必须考虑（即各器 件之间留有余量以防止电路短路）。彻底解决底切的方 法是采用等离子体刻蚀。
优点：刻蚀的方向 性非常好（属于各 向异性），非常适 合高精度的小开口 区域刻蚀 缺点：选择性差， 存在离子化形成的 辐射损害。
粒子束轰击示意图ຫໍສະໝຸດ 干法刻蚀中光刻胶的影响
对于湿法和干法刻蚀两种工艺，图形保护 层是光刻胶层。在湿法刻蚀中对光刻胶层几乎 没有来自刻蚀剂的刻蚀。然而在干法刻蚀中， 残余的氧气会刻蚀光刻胶层。因此光刻胶层必 须保证足够的厚度以应付刻蚀剂的刻蚀而不至 于变薄出现空洞。 另一个与光刻胶相关的干法刻蚀问题是光刻 胶烘焙。在干法刻蚀反应室内，温度可升到 200℃，这样的温度可把光刻胶烘焙到一个难于 从晶圆表面去除的状态，还有就是高温下光刻 胶的流动倾向会使图形变差。
光刻胶
被刻蚀材料 光刻胶
被保护层
(a) 有光刻胶图形的衬底
(b) 刻蚀后的衬底
化学刻蚀 湿法 电解刻蚀 刻蚀技术 干法
离子束溅射刻蚀（物理作用）
等离子体刻蚀（化学作用） 反应离子刻蚀（物理化学作用）
刻蚀参数
刻蚀剂浓度、表面几何形貌
刻蚀剖面
刻蚀偏差
刻蚀选择比
干法刻蚀原理
干法刻蚀机理
应选择入射离子使其质量尽可能接近靶原子。
2、要求入射离子对被刻蚀材料的影响尽量小。
3、容易获得。 例如，若要对 SiO2 进行溅射加工，根据要求 2 与要求 3 ，
入射离子应在较为容易获得的惰性气体离子 Ar+ 、Kr+ 和 Xe+
中选择，又因 Si 原子和 O2 分子的原子量分别是 28 和 32 ，而 Ar+ 、Kr+ 和 Xe+ 的原子量分别是 40、84 和 131，所以采用 Ar+ 离子的效果是最好的。
湿法去除有许多不同的化学品被由于去除工 艺，其选择依据是晶圆表层、产品考虑、光刻 胶极性和光刻胶的状态（见下图）。
去除 剂 化学 品
酸： 硫酸 + 氧化 剂 有机 酸 铬 / 硫 酸溶 液 溶液 ： NMP /Alk anol amin e DMS O/Mo noth anol amin e DMA C/Di etha nola mine Hyd roxy lami ne ( HDA)
玻璃 / 石 英板 的形 成
沉积 铬涂 层
光刻 胶涂 层
涂层 曝光
图案 显影
图案 刻蚀
光刻 胶去 除
图形刻蚀技术
选择曝光
显影（第 1 次图形转移）
刻蚀（第 2 次图形转移）
去胶
刻蚀
在完成显影检验后，掩膜版的图形就被固定在光刻胶膜 上并准备刻蚀。经过刻蚀图形就永久留在晶圆的表层。 刻蚀工艺分为两大类：湿法和干法刻蚀。 无论那一种方法，其目的都是将光刻掩膜版上的图形精确 地转移到晶圆表面。同时要求一致性、边缘轮廓控制、选择性、 洁净度都符合要求。
带电粒子
自由基、 反应原子
§ 6-1 湿法化学刻蚀
一、湿法刻蚀
优点：
1、应用范围广，适用于几乎所有材料。 2、选择性强，易于光刻胶的掩蔽和刻蚀终点的控制。 3、简单易行，成本低，适宜于大批量加工。 缺点： 1、一般为各向同性腐蚀，容易出现侧向钻蚀。 2、由于液体存在表面张力，不适宜于腐蚀极细的线条。
正常
过刻蚀
过刻蚀和光刻胶翘起
干法刻蚀
干法刻蚀
对于小尺寸湿法刻蚀的局限 性前面已经提到，主要包括：局 限于3µm以上的图形尺寸；各向同 性刻蚀导致边侧形成斜坡；要求 冲洗和干燥步骤；潜在地污染； 光刻胶粘结力失效导致底切。 基于这些原因，干法刻蚀主 要用于先进电路的小尺寸精细刻 蚀中。 干法刻蚀是指以气体为主要 媒体的刻蚀技术，晶圆不需要液 体化学品或冲洗，刻蚀过程在干 燥的状态进出系统。
平板（平面）等离子体刻蚀机 平板（平面）等离子体刻蚀机有两个大小 和位置对称的平行金属板，一个硅片背面朝下 放置于接地的阴极上面，RF信号加在反应器的 上电极。由于等离子体电势总是高于地电势， 因而是一种带能离子进行轰击的等离子体刻蚀 模式。相对于桶形刻蚀系统，具有各向异性刻 蚀的特点，从而可得几乎垂直的侧边。另外， 旋转晶圆盘可增加刻蚀的均匀性。该系统可设 计成批量和单个晶圆反应室设置。单个晶圆系 统因其可对刻蚀参数精密控制，以得到均匀刻 蚀而受到欢迎。
去 胶温度 （ C 125 9 0~110 20 95 95 100 65
表面 氧 化物
金属 化
光刻 胶 极性 +/+/+/+ + + +
X X X
X
X X X X
湿法光刻胶去除表
优点：成本有效性好；可有效去除金属离子； 低温工艺并且不会将晶圆暴露于可能的损伤 性辐射。
无金属表面的湿法化学去除 硫酸和氧化剂溶液 是最常用的去除无金属表面 光刻胶的去除剂。无金属表面是指二氧化硅、氮 化硅或多晶硅。此溶液可去除负光刻胶和正光刻 胶。 有金属表面的湿法化学去除 因为金属会受到侵蚀和氧化，所以有金属表 面去除光刻胶相对比较困难。有三种类型的液体 化学品可供使用： 酚有机去除剂 溶液/胺去除剂 特殊湿法去除剂 干法去胶 同刻蚀一样，等离子体工艺也可用于光刻胶去 除。将晶圆放置于反应室中并通入氧气，等离子 场把氧气激发到高能状态，从而将光刻胶成分
（35 nm/min）
0.1M K2Br4O7 + 0.51M KOH + 0.6M K3Fe(CN)6 ， （1 μm/min ，腐蚀时不产生气泡）
6、Au 腐蚀液： 王水：3ml HCl + 1ml HNO3 ，（25 ~ 50 μm/min） 4g KI +1g I + 40ml H2O（0.5 ~ 1 μm/min ，不损伤光刻胶）
光刻版制作 这一节简单介绍光刻版的 制作过程。最初的光刻版是 由涂上感光乳剂的玻璃板制 成，但由于感光乳剂容易划 伤，在使用中变质且不能分 辩3µm以下的图形，现在最 常用的感光版使用玻璃涂敷 铬技术。制做过程如图所示。 最受欢迎的光刻版制 作材料是硼硅酸盐玻璃或石 英，它们有良好的尺寸稳定 性和曝光波长的传输性能。
等离子体刻蚀
具有质子（＋9）和电子（－9） 数目相等地中性粒子是原子 内层电子（－） 价层环最多能 有8个电子 在原子核中的 质子（未显示 电子）