刻蚀选择比研究
基于ICP刻蚀GaN选择比的研究
文 章 编 号 ：０ ６ ６ ６ （０ ）１０ １— ４ １０ — ２ ８ ２ １ １－ ０ ４ ０ １
基于 Ｉ Ｐ刻蚀 Ｇａ Ｃ Ｎ选择比的研究
郭雄伟 。 董超 俊 （ 邑大学信 息工 程 学院 ， 五 广东江 门 ５ ９ ２ ） ２ ０ ０
摘 要 ：在干法刻蚀 Ｇ Ｎ 时使 用 Ａ － ６０作为掩膜层，为 了在较快的 Ｇａ 刻蚀速率下获得 良好 的 ａ Ｚ ４２ Ｎ Ｇａ ＡＺ ４ ２ Ｎ／ 一 ６ ０刻蚀选择 比， 用电感耦合等 离子刻蚀机 （ Ｐ ， 使 Ｉ ）运用 Ｃ２ Ｂ １ Ｃ Ｉ 和 Ｃ３ 作为刻蚀 气体 ， 改变气 体总流量、 直流 自偏压、 Ｐ功率、 Ｉ Ｃ 气体组分等工艺条件 。 并讨论 了这 些因素对 Ｇ Ｎ／ － ６０刻蚀 选择 ａ ＡＺ ４ ２
性 而广 泛应 用 于 大功 率微 波 器 件 、短 波 长发 光 器 件
和 高温 电子 器 件 。 在 制作 以 Ｇ Ｎ 为外 延 片材 料 的 Ｉ ａ 发 光 二极 管 （ Ｅ 时 ， Ｌ Ｄ） 将数 个 独 立 的 Ｌ Ｄ 串联 起 来 Ｅ 用 以提 高 总 的发 光 亮度 ， 即制 作 高 电压 Ｌ Ｄ做 路灯 Ｅ 照 明使 用 ， 要 将 Ｇ Ｎ进 行 ６５ ｍ 左 右 深 度 的 隔 需 ａ ． 离 刻蚀 ， 由于 事 先 要 对 Ｇ Ｎ 刻蚀 到 Ｎ— ａ ａ Ｇ Ｎ层 以 引 出 电极 层 ， 刻蚀 深 度 约 １５Ｉｍ ， 还 需 刻 蚀 ５ ｍ ． 故 ｊ
ｆ ｗ ｔ ， ｉｓ Ｉ ｏ ｅ ， ｎ ｅｒｔ ｆ ２ ａ ｉｃ ｓ ｅ ． ｘ ｅ ｉ ｅ ｔ Ｉｅ ｕｔ ｄｃ ｔ ｌ ｒ ｅ ＤＣ ｂａ ，ＣＰｐ ｗ ｒａ ｄｔ ｉ ｏ ｓｄｓ ｕ ｓ ｄ Ｅ ｐ ｒ ｏ ａ ｈ ａ ｏ ＣＩｗ ｍ ｎａ ｓ ｌ ｉ ｉａ ｅ ｒ ｓｎ
光刻胶性能改良与应用研究
光刻胶性能改良与应用研究光刻技术是集光学、化学、物理和机械等多个学科于一体的高科技制造技术。
其中的光刻胶是不可或缺的材料。
光刻胶作为光刻技术的关键材料，能够在微细区域内精确传递光信息并转化成图案，是半导体工业制程中最重要的原材料之一。
随着微电子技术和半导体工业的不断发展，对光刻胶性能的要求不断提高。
硅光刻胶作为一种典型的光刻胶，其性能如分辨率、敏感度、对消显比（CDU）、图案保真度、蚀刻选择比（SER）等等，都与光刻工艺的性能密切相关，因此在光刻技术中起着非常重要的作用。
为了满足工业制程的需求，人们不断地改进和完善光刻胶的性能，开发出新型光刻胶，探索新的改良方法，如双键酮（diketone），巯基化（thiolation）、免曝曝光（Direct-write techniques）等等。
本文将从多个角度介绍光刻胶的性能改良和应用研究。
一、分辨率的提高分辨率是光刻胶的重要指标之一，能够衡量光刻胶对于细微结构的传递能力，是评价光刻工艺的关键之一。
现有的分辨率可以达到10纳米以下，但是在不断发展的工业制程中，要求更高的分辨率是必然的趋势。
分辨率的提高一方面需要提高光源的质量和强度，加强曝光过程中光与物质的相互作用。
另一方面需要注意对光刻胶的配方、溶液处理、清洁和环境控制等方面进行改良，以减小光刻胶在曝光过程中的偏差，提升分辨率。
例如，通过巯基化改性，可得到高分辨率的硅光刻胶。
对于无法通过化学改性获得高分辨率的光刻胶，可引入表面处理、控制溶液 pH 值等方法来提升分辨率。
二、敏感度的提高敏感度是光刻胶材料在曝光过程中的响应能力，它决定了光刻胶材料的曝光时间，即在光源功率一定的情况下，光刻胶材料的曝光时间越短，则敏感度越高。
在工业制程中，提高敏感度可以极大地减小光刻胶曝光的时间，加快生产效率。
通过化学改性，如引入光致酸性、巯基化等，可显著提高光刻胶材料的敏感度。
另外，还可以选用更合适的曝光波长，例如使用波长为193nm的ArF激光，比使用光波长为248nm的KrF激光，能显著提高硅光刻胶的敏感度。
ICP刻蚀Si_PMMA选择比工艺研究
*I C P 刻蚀 S i / P MMA 选择比工艺研究虎 将，蔡长龙，刘卫国，巩燕龙( 西安工业大学光电微系统研究所，西安 710032)摘 要:为了将聚甲基丙烯酸甲酯( P MM A ) 上的图案等比例的转移到硅基材料上，对基于感应耦合等离子体技术( Inductivel y C oupled Plasma ，I C P ) 的 Si 和 P MM A 的刻蚀速率进行了研究。
结合 英国牛津仪器公司的 I C P 180 刻蚀系统，以 SF 6 和 O 2 混合气体为反应气体，研究了在其他参数相同的情况下，不同气体比例对两种材料刻蚀速率的影响，得到刻蚀速率随气体比例变化的曲线，并得 出了对于 S i 和 P MM A 刻蚀速率相同时的气体比例。
实验发现，如果增加反应气体中 SF 6 的比重， 会加快 S i 的刻蚀速率而降低 P MM A 的刻蚀速率，反之，若降低 SF 6 的比重而增加 O 2 的比重，则会 相应降低 Si 的刻蚀速率而增加 P MM A 的刻蚀速率。
据此，通过调节反应气体的比例，实现对 Si 和 P MM A 的同速率去除。
关键词:等离子体刻蚀;S i / P MM A 选择比;图层转移 DOI 编码:10． 3969 / j ． issn ． 1002 － 2279． 2014． 01． 003中图分类号:O439;T N305． 7 文献标识码:A 文章编号:1002 － 2279(2014)01 － 0009 － 03Techn i c a l S tud y on S e l e c ti on Ｒa ti o o f S i / P MM A B ase d on IC P E t ch i ngHU Jiang ，C AI C hang － long ，L IU Wei － guo ，GONG Yan － long( M i cro － Op ti c － El ec t ro ni cs Sy s t e m s L a bor at or y ，Xi ’an T ec hn o l o gi c al U ni vers ity ，Xi ’an 710032，C hina )Ab st ract :In o rder t o trans f er the pattern f r o m P MM A t o silic o n － based m aterials w ith equal pr o p o rti o n ， the etchin g rate of S i and P M M A based o n inducti v el y c o upled plasm a (I C P ) is studie d ． Co m bined w ith the etchin g s y stem of B ritish O xfo rd instrum ents nam ed I C P 180，the m i x ed g as of S F 6 and O 2 ，as reacti o n g as ，areused t o research the etchin g rate e ff ects of the t w o m aterials b y di ff erent g as rati o under the sam eparam eters ．T he cur v e of etchin g rate chan g e ，w ith the rati o of g as ，and the g as rati o under the sam e etchin g rate are o btaine d ． T he e x perim ents sh ow that the etchin g rate of S i w ill increase ，i f the pr o p o rti o n of S F 6 is increased ， and the etchin g rate of P M M A w ill decrease ． A nd v ice v ersa ，i f the pr o p o rti o n of S F 6 is reduced and the pr o p o r ti o no f O 2 is increased ，the e tchin g r ate o f S i w ill be d ecreased a nd t he e tchin g r ate o f P MM A w ill be increase d ． A cc o rdin g l y ，the sam e etchin g rate of S i and P MM A is o btained b y adjustin g the reacti o n g as rati o ．K ey word s :Plasma etching ;S i / P MM A rati o ;Pattern trans f er一个非常有意义的课题。
基于ICP刻蚀GaN选择比的研究
基于ICP刻蚀GaN选择比的研究摘要：在干法刻蚀GaN时使用AZ-4620作为掩膜层，为了在较快的GaN刻蚀速率下获得良好的GaN/AZ-4620刻蚀选择比，使用电感耦合等离子刻蚀机（ICP），运用Cl2和BCl3作为刻蚀气体，改变气体总流量、直流自偏压、ICP功率、气体组分等工艺条件，并讨论了这些因素对GaN/AZ-4620刻蚀选择比以及对GaN刻蚀速率的影响。
实验结果获得了GaN在刻蚀速率为225nm/min时的GaN/AZ-4620选择比为0.92，可以应用于实际生产。
关键词： 选择比；电感耦合等离子体；干法刻蚀；偏置功率Research on the Etching Selectivity of GaNGUO Xiong-wei, DONG Chao-jun(Information Engineering School, Wuyi University, Jiangmen Guangdong 529020, China)Abstract: A Cl2/BCl3 inductively-coupled plasma (ICP) was used to etch GaN, using AZ-4620 as the barrier layer, The etching selectivity of GaN/AZ-4620 was improved by changing the total flow rate, DC bias, ICP power, and the ratio of Cl2 was discussed. Experimental results indicate that the selectivity of GaN/AZ-4620 can reach to 0.92 while the etching rate of GaN is 225 nm/min. It fits to the practical production.Keywords: selectivity; inductively-coupled plasma(ICP); dry etch; bias power引言GaN因其宽带隙（Eg=3.4eＶ）以及良好的稳定性而广泛应用于大功率微波器件、短波长发光器件和高温电子器件[1]。
刻蚀五大评价参数
刻蚀五大评价参数1.刻蚀速率刻蚀速率是指在刻蚀过程中去除硅片表面材料的速度通常用Å/min表示，刻蚀窗口的深度称为台阶高度。
为了高的产量，希望有高的刻蚀速率。
在采用单片工艺的设备中，这是一个很重要的参数。
刻蚀速率由工艺和设备变量决定，如被刻蚀材料类型、蚀机的结构配置、使用的刻蚀气体和工艺参数设置。
2.刻蚀剖面刻蚀剖面指的是被刻蚀图形的侧壁形状。
有两种基本的刻蚀剖面：各向同性和各向异性刻蚀剖面。
各向同性的刻蚀剖面是在所有方向上(横向和垂直方向) 以相同的刻蚀速率进行刻蚀，导致被刻蚀材料在掩膜下面产生钻蚀面形成的，这带来不希望的线宽损失。
湿法化学腐蚀本质上是各向同性的，因而湿法腐蚀不用于亚微米器件制作中的选择性图形刻蚀。
一些干法等离子体系统也能进行各向同性刻蚀。
由于后续上艺步骤或者被刻蚀材料的特殊需要，也自一些要用到各向同性腐蚀的地方。
3.刻蚀偏差刻蚀偏差是指刻蚀以后线宽或关键尺寸间距的变化。
它通常是由于横向钻蚀引起的，但也能由刻蚀剖面引起。
当刻蚀中要去除掩膜下过量的材料时，会引起被刻蚀材料的上表面向光刻胶边缘凹进去，这样就会产生横向钻蚀。
4.选择比选择比指的是在同一刻蚀条件下一种材料与另一种材料相比刻蚀速率快多少。
它定义为被刻蚀材料的刻蚀速率与另一种材料的刻蚀速率的比。
高选择比意味着只刻除想要刻去的那一层材料。
一个高选择比的刻蚀工艺不刻蚀下面一层材料(刻蚀到恰当的深度时停止) 并且保护的光刻胶也未被刻蚀。
图形几何尺寸的缩小要求减薄光刻胶厚度，特别是关键尺寸越小，选择比要求越高。
5.均匀性刻蚀均匀性是一种衡量刻蚀工艺在整个硅片上，或整个一批，或批与批之间刻蚀能力的参数。
均匀性与选择比有密切的关系，因为非均匀性刻蚀会产生额外的过刻蚀。
保持硅片的均匀性是保证制造性能一致的关键。
难点在于刻蚀工艺必须在刻蚀具有不同图形密度的硅片上保证均匀性，例如图形密的硅片区域，大的图形间隔和高深宽比图形。
均匀性的一些问题是因为刻蚀速率和刻蚀剖面与图形尺寸和密度有关而产生的。
二氧化硅干刻选择比
二氧化硅干刻选择比较湿刻的优势一、什么是干刻和湿刻？干刻和湿刻都是半导体工艺中常用的刻蚀方式。
干刻（Dry Etching）是指在真空或惰性气体环境下，利用高能离子束或化学反应等方式将材料表面的物质去除。
而湿刻（Wet Etching）则是利用化学反应在液体中溶解掉材料表面的物质。
二、二氧化硅干刻和湿刻的区别1. 制程速度二氧化硅干刻速度较快，可以达到几十纳米至几百纳米每分钟；而二氧化硅湿刻速度较慢，一般只有几纳米至十几纳米每分钟。
2. 制程精度二氧化硅干刻精度高，可以实现亚微米级别的制程；而二氧化硅湿刻精度相对较低，只能实现微米级别的制程。
3. 制程复杂度二氧化硅干刻需要更复杂的设备和工艺流程，成本也更高；而二氧化硅湿刻则相对简单，设备和工艺流程也较为简单，成本相对较低。
三、二氧化硅干刻选择比较湿刻的优势1. 制程速度快二氧化硅干刻速度快，可以大大缩短制程时间。
这对于半导体工艺来说非常重要，因为制程时间的缩短可以提高生产效率和降低成本。
2. 制程精度高二氧化硅干刻精度高，可以实现亚微米级别的制程。
这对于一些需要高精度加工的应用来说非常重要，如MEMS器件、微纳加工等。
3. 制程可控性好二氧化硅干刻可以通过调节离子束能量、功率等参数来控制刻蚀深度和形状。
这样可以实现更加精细的制程控制，从而提高产品质量和稳定性。
4. 制程兼容性强二氧化硅干刻可以与其他半导体工艺步骤兼容，如光刻、蒸镀等。
这样可以实现更加完整的工艺流程，并且不会影响其他步骤的质量和稳定性。
5. 环保性好二氧化硅干刻不需要使用任何液体溶剂，不会产生废水和废气等污染物。
这对于环保和可持续发展来说非常重要。
四、结论总的来说，二氧化硅干刻相比较湿刻具有制程速度快、制程精度高、制程可控性好、制程兼容性强、环保性好等优势。
但是，干刻设备和工艺流程更加复杂，成本也更高。
因此，在选择刻蚀方式时需要根据具体应用需求和经济效益进行权衡。
基于ICP刻蚀GaN选择比的研究
ｍｉ） 偏 置 功 率 （０ １ ０ ）气 体 组 分 （ Ｉ １ ％～ Ｏ ） ＩＰ ｎ和 ２ ￣ＯＷ 、 Ｃ２ Ｏ ８ ％ 、 ： Ｃ 功 率 Ｐ １ ０ ５ ０ ） 条件 下 进 行 了刻 蚀 ＿。 （０ ￣ ０ Ｗ 等 ６
３ 检测 数 据
约 １ ｍ ， 还 需 刻蚀 ５－ 才 能 实 现 隔离 刻蚀 ， 对 于 一 般 光 ＿ ５ 故 １ ￣ ｍ 而
气 体 总 流 量 变 化 ） 极 限 真 空 为 ２ １ ～ ａ， 频 Ｉ Ｐ功 率 源 和 射 ， Ｘ ０Ｐ 射 Ｃ 频 偏 置功 率 源 均 为 １ ．６ ｚ 最 大 功 率分 别 为 １ ０ ６ ０ 。 采 ３５ Ｈ ， ０ ０、 ０ Ｗ 用 ＣＩ ２和 Ｂ ３作 为 刻 蚀 气 体 在 不 同气 体 总 流 量 （ ０ ６ ｍＬ ＣＩ ２～ ０ ／
Ｋ ｙ ｒｓｓ ｌｃｉｔ， ｄ ｃｉ ｌ— ｏ ｐｅ ｌｓ （ ） ｒ ｅｃ ，ｉ ｏ ｒ ｅ ｗｏｄ ：ｅｅ ｔ ｉ ｉ ｕ ｔ ｅｙ ｃ ｕ ｌｄ ｐａ ｍａ Ｉ ， ｙ ｔｈｂａ ｐ ｗｅ ｖｙｎ ｖ ＣＰ ｄ ｓ
Ｇ Ｎ 因其 宽带 隙 （ ｇ ３４ Ｖ） 及 良好 的 稳 定 性 而广 泛 应 ａ Ｅ ＝ ．ｅ 以
立 的 Ｌ Ｄ 串 联 起 来 做 以提 高 总 的发 光 亮 度 即 高 电 压 Ｌ Ｄ 为 做 Ｅ Ｅ
干刻蚀对于不同负载效应造成选择比差异导致的缺陷分析与解决方案
随着工艺尺寸的逐渐缩小，不同的薄膜材质和结构使得干法刻蚀的制程的复杂性和工艺 难度大大提高。对于干法刻蚀的制程的四大研究对象的深入研究和探讨对进入纳米级的微电 子工艺显得越来越重要。然而负载效应的机理研究要基于其他三个研究对象。让我们先从干 法刻蚀的非等向蚀刻性，刻蚀率和选择比的研究来引出负载效应的成因。
作者简介： 赵弘鑫：男，1978 年 11 月出生，吉林人，上海交通大学硕士研究生，中芯国际集成电路制 造（上海）有限公司，Line C MFG Photo/Etch Section Manager. 程秀兰，女，1971 年 12 月出生，重庆市人，上海交通大学微电子学与固体电子学博士，上 海交通大学微电子学院副教授，主要研究方向：先进半导体器件与工艺技术、先进封装结构 设计与制造技术。
摘 要: 在半导体制造工艺的干法刻蚀（Dry Etching）中，对于刻蚀薄膜表面面积大小的差 异性会造成负载效应（Loading effect）。然而这种负载效应影响到干刻蚀的蚀刻率（Etch Rate） 和选择比(Selectivity)而在产品上出现严重的缺陷。本文阐述了负载效应的基本原理和造成选 择比差异性的成因以及对于由此产生产品缺陷的具体解决方案。 关键词：半导体制造, 干法刻蚀, 负载效应, 选择比, 缺陷 中图分类号：TN4; 文献标识码：B
Dry Etching Loading Effect Analysis and Solve Methods
Zhao hongxin1，2, Cheng Xiulan1
1Institute of Microelectronics, Shanghai JiaoTong University, Shanghai (200030) 2Semiconductor Manufacture International Corporation (Shanghai) LineC MFG, Shanghai
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查强
王瑗
Email：qzha2007@
Email：ywang2007@
TEL：62872627，62872517
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谢 谢
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附件
• IBE操作流程 装片 1 关闭真空计“POWER”开关。 2关闭工作台上的“主阀”按钮。 3 打开 “放气阀”按钮。 4 等待1分钟左右，待N2充满整个真空室后，打开真空室门板，关闭 “放 气阀”按钮。 5 粘片：将样品台中间区域均匀的涂上为样片大小薄薄一层“7501”硅脂， 用镊子夹住样片，将样片一边贴在硅脂上，慢慢地放下另一边，用镊 子按住样片一端，在硅脂上稍稍移动样片，以便赶走样片与硅脂之间 的气泡，使得样片与硅脂紧密粘在一起。（注意：如果用力过大，片 子可能会碎裂） 6 完成粘片操作后，关闭真空室门板。 7 关闭 “下道阀”按钮，打开 “上道阀”按钮，此时机械泵对真空室抽取真 空。等两分钟后，打开真空计“POWER”开关。 8待真空计上显示“9E-1”时,打开 “下道阀”按钮关闭第一组合单元上的“上 道阀”按钮。 9开启“主阀”，等待第三单元右边的真空计到达“5E-4”以下时，便可进行 下面的刻蚀操作了
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ICP刻蚀原理及设备
Oxford Plasma lab System 100 ICP 180
温控
真空
能量产生
气路
Wafers经由loadlock后再进出反应腔,确保反 应腔维持在真空下不受粉尘及湿度的影响. 将有毒气体及危险气体与超净室隔离开 24
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ICP刻蚀原理及设备
•ICP功率: 0-3000W •RF功率：0-1000W •压力范围: 1-100mT •加工范围：6寸 •工艺气体： Cl2,BCl3,HBr,CH4,He,O2, H2,N2
适用于150mm单片晶片上的SiO2和Si3N4的刻蚀； 刻蚀温度能控制在20－35度之间
主机
射频源
显示器
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3
RIE刻蚀原理及设备
1
2
SiO2刻蚀 光刻胶掩膜 Profirle 85-90° 刻蚀均匀性 <+/-5% 典型刻蚀速率： PSG 6000Å/min 热氧化SiO2 4000 Å/min 选择比： SiO2: PR >5:1 SiO2: silicon/polysilicon >=10:1
GaAs Via
>2
BCl3/Cl2
PR
>20:1
InP
>2
HBr
SiO2
>10:1
<±3% (1 x <±3% 2”)
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ICP刻蚀原理及设备
GaAs 刻蚀
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ICP刻蚀原理及设备
GaAs 穿孔刻蚀
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ICP刻蚀原理及设备
GaN刻蚀
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4
ICP刻蚀原理及设备
InP刻蚀
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ICP刻蚀原理及设备
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刻蚀 1开启 “气体流量显示及控制”这一栏下方的截止阀，并将截止阀上方的开关拨向“阀控”，旋 其右方的旋钮根据需要设定Ar气的气体流量。（一般稳定在4.7Sccm） 2开启 “刻蚀时间显示及控制”在这一栏下方“旋转”与“冷却”按钮，并设定所需要的刻蚀时间。 3开启离子源开关，设定参数如下： 3.1调节“阴极”旋钮，使其上方的阴极电流量程表指示为5.5A-6A。 3.2调节“阳极”旋钮，直至起弧为止。（即阳极电流量程表有指数） 3.3调节“加速”旋钮，使其上方的加速电压量程表指数为180V。 3.4调节“屏栅”旋钮，使“离子能量”显示为所需要的数值。（此时加速电压可能会有 波动，再次适当调节“加速”旋钮和“屏栅”旋钮，使其加速电压和离子能量达到所需要 的数值）。 3.5调节“阴极”和“阳极”旋钮，使得 “离子束流”显示为所需要的数值，同时要保证阳 极电压量程表指示数为45V左右。（因为各电源之间有关联，调节过程需要配合进 行） 3.6调节“中和”旋钮，使得 “中和电流”显示为所需要的数值。（中和电流一般为离子 束流的1.3---1.5倍之间） 4参数设定完毕后，开启 “时控”按钮，此时，载片台上方的挡板移开，刻蚀开始， 如果需要一定的入射角进行刻蚀，可以旋转门板上的手柄，使其载片台旋转至所需 要的角度。 5按所规定的时间刻蚀完毕后，关闭 “时控”按钮，此时，载片台上方的挡板又重新 回到片子的上方了。（注意：如果刻蚀过程中，载片台有一定的角度，则在挡板重 新回到片子上方前一定要将载片台扳到原来的0度，以免挡板与载片台相撞）
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IBE刻蚀原理及设备
离子源构成及工作原理
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IBE刻蚀原理及设备
IBE刻蚀特点
方向性好，各向异性，无钻蚀，陡直度高 分辨率高，可小于0.01μm 不受刻蚀材料限制（金属or化合物，无机物or有机物，绝缘体or半导体均可） 刻蚀过程中可改变离子束入射角θ来控制图形轮廓
离子束刻蚀速率影响因素
A.被刻蚀材料种类 B.离子能量 C .离子束流密度 D.离子束入射角度 11
•
•
•
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ICP刻蚀原理及设备
加工过程中参数调节
温度 刻蚀速率，化学反应
功率
离子密度，离子能量
压力
离子密度，离子方向性，化学刻蚀
其他
气体流量，反应物材料，反应物洁净度，掩膜材料
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工艺过程、检测及仪器
刻蚀前的准备要点 操作者必须仔细认真阅读操作说明，并明确每个部件在刻蚀系统中 的作用 检查水、电、气是否接好，并打开电源，冷却循环水，N2及压缩空 气 检查所刻蚀的样品情况，掩膜厚度 光学显微镜-表面洁净度，粗糙度 SEM-掩膜形貌，表面粗糙度 膜厚仪/台阶仪/光学轮廓仪-掩膜/薄膜厚度 若工作腔室处于真空，须先放气然后再放入刻蚀样品。 进入真空室系统的样品或零件，绝对要求外部干净，尤其防止将水 和易挥发性的固体或液体带入系统，放好样品后，即可开始抽真空 刻蚀过程中密切关注监控系统，程序运行中不稳定情况，记录所有 参数（功率，气体流量等） 35
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IBE刻蚀原理及设备
IBE-A150设备
离子源 电控柜
真空室
分子泵
冷却水
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IBE刻蚀原理及设备
IBE相关刻蚀数据
离子能量：350eV 材料 Ni SiO2 Ge Si 刻蚀速率 nm/min 17-18 17-18 33-34 17-18 材料 Ti Al TiN GaAs 刻蚀速率 nm/min 7-8 15-16 5-6 35-40 材料 GaN Au ITO AZ胶 刻蚀速率 nm/min 34-36 55 32-34 18
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1
刻蚀的基本原理
刻蚀参数
刻蚀速率 习惯上把单位时间内去除材料的厚度定义为刻蚀速率
刻蚀前 刻蚀速率=
刻蚀后
刻蚀速率由工艺和设备变量决定，如被刻蚀材料类型，刻蚀机的结构配 置，使用的刻蚀气体和工艺参数设置 6
1
刻蚀的基本原理
刻蚀参数
选择比 同一刻蚀条件下，被刻蚀材料的刻蚀速率与另一种材料的刻 蚀速率的比。
GaN
0.5~1
BCl3/Cl2
SiO2
5~10:1
<±2% (1 x <±2% 2”) <±4% (4 x 2”) <±3% (1 x <±3% 2”) <±3% (1 x <±3% 2”)
GaAs
>0.3
BCl3/Cl2
PR
>5:1
90°±2° 75°90°±3 ° Controllabl e 90°±2°
5
工艺过程、检测及仪器 刻蚀后的检查 (1) 正面颜色是否异常及刮伤 (2) 有无缺角及Particle
• 测量台阶高度——台阶仪， • 测量膜厚——膜厚仪， • 剖面形貌——SEM/光学轮廓仪
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• 刻蚀上机操作培训
400元（暂定）
• 上机操作培训后有实习期 实习期间需在平台刻蚀组人员在场的情 况下进行操作
离子能量：300eV 材料 刻蚀速率 nm/min 14-15 材料 AZ胶 刻蚀速率 nm/min 10 材料 Au 刻蚀速率 nm/min 35-37
PMMA 21 Si
Ni-Cr合金 10-12
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IBE刻蚀原理及设备
Glass
Si
Ni
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IBE刻蚀原理及设备
IBE操作注意事项
• 启动离子源之前，必须确保离子源室和工件台通入冷却水 • 如果刻蚀工艺采用离子束入射角度≥30度时，在刻蚀时间 到达预定值10s前，必须将工件台转回水平位置 • 为更好的传递热量，放片时需在片子背面涂硅脂 放片、取片过程中应尽量避免油脂玷污片子图形表面 • 取片后用异丙醇擦去工件台上硅脂 • 抽真空次序不能错，开主阀前要确认真空度达到-1级
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ICP刻蚀原理及设备
RIE与ICP比较
RIE
离子密度低( ~109 ~1010/cm3) 离子密度与离子能量不能分别控制（ 离子密度大，离子能量也大） 离子能量低，刻蚀速率低 低压下刻蚀速率低 DC Bias高损伤大
ICP
离子密度高 (>1011/cm3)（刻蚀速率 高） 离子密度由ICP功率控制，离子能 量由RF功率控制 在低离子能量下可控离子流量达到 高刻蚀速率（形貌控制） 低压下由于高离子流量从而维持高 刻蚀速率 低DC bias损伤小
IBE图片
刻蚀工艺与设备培训
王瑗 纳米加工平台
2009.5
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刻蚀的基本原理
IBE刻蚀原理及设备 RIE刻蚀原理及设备 ICP刻蚀原理及设备
工艺过程、检测及仪器
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刻蚀的基本原理
刻蚀
用物理的、化学的或同时使用化学和物理的方 法，有选择地把没有被抗蚀剂掩蔽的那一部分 材料去除，从而得到和抗蚀剂完全一致的图形