半导体蚀刻技术

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半导体蚀刻技术

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。

半导体蚀刻工艺流程

半导体蚀刻工艺流程

半导体蚀刻工艺流程
朋友!今天咱来唠唠半导体蚀刻这档子事儿。

先跟您说啊,这半导体蚀刻可不像咱平时炒菜那么简单!我刚接触这玩意的时候,那叫一个头大,感觉比解奥数题还难!
咱先说这蚀刻的第一步啊,我想想,好像是材料准备。

这就好比你要做饭,得先把菜买齐了不是?得挑那些质量好、纯度高的半导体材料,不然后面可就麻烦大啦!我记得有一次,我那同事小李,就因为材料没选好,整个流程都乱套了,那场面,简直惨不忍睹!
说到这,我突然想起个事儿。

前阵子行业里传得可凶啦,说有个公司号称研发出了一种超级厉害的蚀刻技术,结果呢,就是个大忽悠!哼!
然后呢,就是光刻这一步啦。

这光刻就像给半导体画画,得画得精细、准确。

我刚开始学的时候,总是画歪,被师傅骂得狗血淋头,唉!不过后来我慢慢掌握窍门啦,嘿嘿!
在蚀刻过程中啊,那化学试剂的味道,哇,可难闻啦!每次做完我都觉得自己像个被化学武器攻击过的战士。

这中间还有好多细节呢,比如说温度控制,这温度要是没弄好,那可就全完啦!我记得好像有一次,温度高了那么一点点,结果整个产品都报废了,心疼得我哟!
我这又扯远啦!咱接着说后面的步骤。

后面还有清洗、检测啥的,每一步都不能马虎。

对了,您是不是在想,这流程这么复杂,能赚大钱不?哈哈,其实做好了,那利润还是不错滴!
嗯...我想想,我讲清楚了没?要是您有啥不明白的,尽管问我!我跟您说,我这20 多年也不是白混的,虽然偶尔也会犯迷糊,但是大部分时候还是靠谱的!
好啦,今天就先跟您唠到这儿,剩下的您自己琢磨琢磨!。

半导体 光刻蚀刻

半导体 光刻蚀刻

半导体光刻蚀刻半导体光刻蚀刻是半导体工艺中非常重要的一步。

光刻蚀刻技术是指通过光刻技术和化学蚀刻技术将光罩上的图形转移到半导体表面,用于制造微电子器件。

本文将介绍光刻蚀刻的原理、步骤以及在半导体制造中的应用。

光刻蚀刻是半导体工艺中的关键步骤之一,用于将光罩上的图形转移到硅片表面,形成微电子器件的结构。

光刻蚀刻的原理是利用光敏胶的光学性质和化学蚀刻的特性,将光罩上的图形投影到硅片上,并通过化学蚀刻将不需要的部分去除,最终形成所需的器件结构。

光刻蚀刻的步骤通常分为光刻和蚀刻两个阶段。

首先,将光敏胶涂覆在硅片表面,形成一层均匀的光敏胶膜。

接下来,将光罩对准硅片,并通过紫外光照射光罩,将图形投影到光敏胶膜上。

光敏胶在光照后会发生化学反应,形成暴露区和未暴露区。

然后,将硅片浸入化学溶液中进行蚀刻。

化学溶液会选择性地溶解未暴露区的硅片,从而形成所需的器件结构。

光刻蚀刻在半导体制造中具有重要的应用价值。

首先,光刻蚀刻可以实现微电子器件的微米级精度制造,使得芯片的尺寸越来越小,性能越来越强。

其次,光刻蚀刻可以实现多层结构的制造,使得芯片具有更复杂的功能。

此外,光刻蚀刻还可以用于制造各种传感器、光电子器件等。

然而,光刻蚀刻也面临一些挑战和限制。

首先,光刻蚀刻的精度受到光学系统和化学蚀刻溶液的限制,难以实现纳米级别的制造。

其次,光刻蚀刻的成本较高,需要昂贵的设备和材料。

此外,光刻蚀刻还存在一些工艺问题,如光刻胶的选择、光刻胶的曝光剂选择等。

为了克服这些问题,科研人员不断进行研究和改进。

他们开发了更先进的光刻蚀刻技术,如多重光刻、纳米光刻等,以提高制造精度。

同时,他们还研究新型的光刻胶和曝光剂,以改善光刻胶的性能。

此外,还研究了新型的蚀刻溶液和工艺条件,以提高蚀刻的选择性和均匀性。

半导体光刻蚀刻是半导体制造中至关重要的一步。

它通过光刻和蚀刻技术将光罩上的图形转移到硅片表面,用于制造微电子器件。

光刻蚀刻具有精度高、多层结构制造能力强等优点,但也面临着成本高、精度受限等挑战。

半导体干法刻蚀技术 原子层工艺

半导体干法刻蚀技术 原子层工艺

作者简介
这是《半导体干法刻蚀技术:原子层工艺》的读书笔记,暂无该书作者的介绍。
谢谢观看
“干法刻蚀技术是一种利用物理和化学原理,在半导体表面进行选择性刻蚀 的工艺。它具有高精度、高效率、低损伤等特点,是实现微纳制造的关键技术之 一。”这段话概括了干法刻蚀技术的定义和特点,凸显了其在微纳制造领域的重 要地位。
“干法刻蚀技术按照刻蚀机理可分为物理刻蚀和化学刻蚀两大类。物理刻蚀 主要是利用粒子轰击效应实现材料去除,具有选择比高、对环境无害等优点;化 学刻蚀则是利用化学反应实现材料去除,具有刻蚀速度快、各向异性好等优点。” 这段话对干法刻蚀技术的分类进行了详细的阐述,并指出了不同类型刻蚀技术的 特点和应用场景。
《半导体干法刻蚀技术:原子层工艺》这本书是一本全面、深入介绍半导体干法刻蚀技术和原子 层工艺的书籍。通过阅读本书,读者可以深入了解干法刻蚀和原子层工艺的基本原理、应用和发 展趋势,为他们在半导体制造领域的研究和工作提供重要的参考和帮助。
精彩摘录
随着科技的不断发展,半导体技术已成为现代电子工业的核心技术之一。在 半导体技术中,干法刻蚀技术是至关重要的工艺之一,它能够实现高精度、高效 率的微纳米级加工。《半导体干法刻蚀技术:原子层工艺》这本书详细介绍了干 法刻蚀技术的原理、工艺、设备及应用,其中不乏许多精彩的摘录,让我们一起 来领略其中的精髓。
“原子层工艺是一种先进的干法刻蚀技术,它利用表面反应原理逐层去除材 料,具有高精度、低损伤、高一致性等优点。该技术可广泛应用于微电子、光电 子、MEMS等领域。”这段话对原子层工艺的原理、特点和应用进行了全面的介绍, 突显了其在微纳制造领域的独特优势。
“干法刻蚀技术的未来发展方向包括高精度刻蚀、柔性电子制造、生物医学 应用等领域。随着新材料的不断涌现和应用领域的拓展,干法刻蚀技术将在未来 发挥更加重要的作用。”这段话对干法刻蚀技术的未来发展进行了展望,指出了 其在不同领域的应用前景和价值。

半导体蚀刻设备工作原理

半导体蚀刻设备工作原理

半导体蚀刻设备工作原理1 导言半导体蚀刻技术是半导体微电子制造过程中非常重要的一环,能够对半导体材料表面进行精确而可控的加工。

而半导体蚀刻设备则是实现半导体蚀刻的核心设备。

本文将从半导体蚀刻设备的工作原理、设备结构和发展历程等方面进行介绍和分析。

2 半导体蚀刻设备的工作原理半导体蚀刻设备是一种能够对半导体材料进行化学或物理加工的设备,包括干法蚀刻和湿法蚀刻。

这些设备的主要作用是通过控制反应体系,调整反应物的浓度、温度、压力等参数,从而实现对半导体芯片进行局部蚀刻的目的。

2.1 干法蚀刻设备工作原理干法蚀刻设备的工作原理主要是利用离子束或等离子体对半导体材料表面进行加工。

离子束或等离子体中的离子具有高能量和高速度,能够对半导体表面造成轰击和化学反应,从而蚀刻半导体材料。

在干法蚀刻的过程中,通常需要使用扩散泵将反应室的空气抽取出去,从而形成一个低压环境。

随后,将气体流入反应室,激发气体分子中的电子,并形成等离子体。

通过加入其他气体(例如甲烷、三氟甲烷等),可以形成可以蚀刻半导体表面的化学物质。

2.2 湿法蚀刻设备工作原理湿法蚀刻设备主要是利用化学液体对半导体进行加工。

常用的化学蚀刻剂有酸类和碱类两种。

湿法蚀刻的加工速度比干法蚀刻慢,但是蚀刻效果和成本都要更加优越。

在湿法蚀刻的过程中,通常需要将半导体芯片浸入蚀刻液中,在保持恒温状态下进行化学反应。

在反应过程中,蚀刻剂会与半导体表面产生化学反应,将其蚀刻掉。

3 半导体蚀刻设备的结构半导体蚀刻设备根据其工作原理和加工效果的不同,具有多种不同的设备结构。

下面是几种常见的半导体蚀刻设备的结构和特点:3.1 半导体干法蚀刻设备半导体干法蚀刻设备通常包括以下几个组成部分:- 反应室:负责容纳半导体芯片和气体等反应物。

- 气体供给系统:包括气瓶、阀门、压力表等,用于控制反应室中的气体流量和压力。

- 离子源:通过提供高能量离子束来蚀刻半导体表面。

- 真空系统:由扩散泵、分子泵等组成,用于保证反应室内的真空度。

半导体蚀刻技术

半导体蚀刻技术

簡介在積體電路製造過程中,常需要在晶圓上定義出極細微尺寸的圖案(Pattern),這些圖案主要的形成方式,乃是藉由蝕刻(Etching)技術,將微影(Micro-lithography)後所產生的光阻圖案忠實地轉印至光阻下的材質上,以形成積體電路的複雜架構。

因此蝕刻技術在半導體製造過程中佔有極重要的地位。

廣義而言,所謂的蝕刻技術,包含了將材質整面均勻移除及圖案選擇性部份去除的技術。

而其中大略可分為濕式蝕刻(Wet Etching)與乾式蝕刻(Dry Etching)兩種技術。

早期半導體製程中所採用的蝕刻方式為濕式蝕刻,即利用特定的化學溶液將待蝕刻薄膜未被光阻覆蓋的部分分解,並轉成可溶於此溶液的化合物後加以排除,而達到蝕刻的目的。

濕式蝕刻的進行主要是藉由溶液與待蝕刻材質間的化學反應,因此可藉由調配與選取適當的化學溶液,得到所需的蝕刻速率(Etching Rate),以及待蝕刻材料與光阻及下層材質良好的蝕刻選擇比(Selectivity)。

然而,隨著積體電路中的元件尺寸越做越小,由於化學反應沒有方向性,因而濕式蝕刻是等向性(Isotropic)的,此時,當蝕刻溶液做縱向蝕刻時,側向的蝕刻將同時發生,進而造成底切(Undercut)現象,導致圖案線寬失真。

因此濕式蝕刻在次微米元件的製程中已被乾式蝕刻所取代。

乾式蝕刻通常指利用輝光放電(Glow Discharge)方式,產生包含離子、電子等帶電粒子及具有高度化學活性的中性原子與分子及自由基的電漿來進行圖案轉印(Pattern Transfer)的蝕刻技術。

在本章節中,將針對半導體製程中所採用的蝕刻技術加以說明,其中內容包括了濕式蝕刻與乾式蝕刻的原理,以及其在各種材質上的應用。

但基於乾式蝕刻在半導體製程中與日俱增的重要地位,因此本章節將以乾式蝕刻作為描述的重點。

涵蓋的內容包括電漿產生的原理、電漿蝕刻中基本的物理與化學現象、電漿蝕刻的機制、電漿蝕刻製程參數、電漿蝕刻設備與型態、終點偵測、各種物質(導體、半導體、絕緣體)蝕刻的介紹、微負載效應及電漿導致損壞等。

半导体备件氧化铝涂层 等离子蚀刻速率

半导体备件氧化铝涂层 等离子蚀刻速率

半导体备件氧化铝涂层等离子蚀刻速率随着半导体工业的日益发展,半导体备件的需求量不断增加。

而半导体备件中常用的氧化铝涂层在制作工艺中需要进行等离子蚀刻。

这些等离子蚀刻速率对于半导体备件的性能和制作工艺至关重要。

本文将对氧化铝涂层的等离子蚀刻速率进行深入探讨。

1. 氧化铝涂层的特性氧化铝涂层在半导体备件中有着重要的应用。

它具有优异的绝缘性能、耐腐蚀性和高温稳定性,能够有效保护半导体备件的表面。

氧化铝涂层的制作工艺和性能直接影响到半导体备件的质量和稳定性。

2. 等离子蚀刻技术的应用等离子蚀刻是半导体制造过程中常用的工艺之一,通过等离子体产生的离子轰击目标表面,实现对氧化铝涂层的蚀刻。

而等离子蚀刻速率对于工艺的控制具有重要意义,直接影响着产品的质量和产量。

3. 影响氧化铝涂层等离子蚀刻速率的因素(1)氧化铝膜的厚度:氧化铝膜的厚度直接影响着等离子蚀刻速率。

一般来说,薄膜的蚀刻速率要高于厚膜,因为离子能够更快穿透薄膜表面。

(2)等离子体功率密度:等离子体功率密度的大小直接决定了离子的轰击能量,进而影响了蚀刻速率。

(3)氧化铝膜组分和结构:不同成分和结构的氧化铝膜对等离子蚀刻速率也会产生影响。

4. 实验及研究进展众多研究者对氧化铝涂层的等离子蚀刻速率进行了大量研究。

在实验中,他们通过调整等离子体功率密度、氧化铝膜厚度和组分等因素,探讨了不同条件下的蚀刻速率变化规律。

通过实验,逐渐建立了一套较为完善的氧化铝涂层等离子蚀刻速率模型。

5. 结论氧化铝涂层的等离子蚀刻速率是半导体备件制作工艺中一个重要的参数。

合理控制氧化铝涂层的蚀刻速率,对于保证半导体备件的质量和稳定性具有至关重要的意义。

在今后的研究中,我们需要加强对氧化铝涂层等离子蚀刻速率的深入研究,不断提高蚀刻速率的精准控制技术。

总结:氧化铝涂层等离子蚀刻速率是半导体备件制作工艺中一个重要的参数。

本文对氧化铝涂层的特性、等离子蚀刻技术的应用、影响蚀刻速率的因素以及研究进展进行了深入探讨,希望能够为相关研究和工程应用提供一定的参考和指导。

半导体干法蚀刻的介绍

半导体干法蚀刻的介绍

半导体干法蚀刻的介绍《半导体干法蚀刻:新兴技术的应用与发展》引言:半导体干法蚀刻是一种关键的制造工艺,在半导体行业中有着广泛的应用。

本文将着重介绍半导体干法蚀刻的原理、特点以及其在新兴技术领域的应用与发展。

正文:一、半导体干法蚀刻的原理半导体干法蚀刻是利用气体或等离子体与半导体表面发生反应来实现物质的去除。

通过将气体或者气体混合物注入到真空环境中,让气体产生等离子体,利用等离子体中的活性粒子或自由基对半导体表面进行化学反应或破坏性物理反应,从而移除半导体表面的一层材料。

二、半导体干法蚀刻的特点1. 制程精度高:通过控制反应气体、温度、时间等参数,可以实现较高的制程精度,满足半导体器件的要求。

2. 制程可控性强:半导体干法蚀刻过程中可以精确控制蚀刻速率和选择性,从而实现对半导体的精确加工。

3. 无需接触:与湿法蚀刻相比,半导体干法蚀刻是一种无需接触半导体表面的加工方式,可以避免因接触引起的损伤和污染。

4. 适用性广:半导体干法蚀刻可以适用于各种材料,包括硅、氮化硅、氮化铝等,可满足不同材料的蚀刻需求。

5. 环保高效:半导体干法蚀刻是一种无废液产生的加工方式,不会对环境造成污染,同时也节约了大量的水资源。

三、半导体干法蚀刻在新兴技术的应用与发展1. 三维芯片制造:随着半导体器件的发展,传统的二维芯片逐渐无法满足需求。

半导体干法蚀刻可以实现对芯片表面的精确加工,为三维芯片制造提供了重要工艺支持。

2. 纳米加工:随着纳米科技的快速发展,半导体干法蚀刻在纳米加工中广泛应用。

通过控制蚀刻参数,可以实现纳米尺寸的结构制造,为纳米电子学和纳米光学等领域的研究提供了有力支持。

3. 新型材料加工:随着新型材料的涌现,传统的湿法蚀刻技术面临挑战。

半导体干法蚀刻可以适用于新型材料的加工,如氮化硅、氮化铝等,为新型材料的应用拓展提供了技术保障。

结论:半导体干法蚀刻是一种重要的制造工艺,具有制程精度高、制程可控性强、适用性广、环保高效等特点。

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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,一般而言此方式不足以定义3微米以下的线宽,但对于3微米以上的线宽定义湿式蚀刻仍然为一可选择采用的技术。

湿式蚀刻之所以在微电子制作过程中被广泛的采用乃由于其具有低成本,高可靠性,高产能及优越的蚀刻选择比等优点。

但相对于干式蚀刻,除了无法定义较细的线宽外,湿式蚀刻仍有以下的缺点:1)需花费较高成本的反应溶液及去离子水,2)化学药品处理时人员所遭遇的安全问题,3)光阻附着性问题; 4)气泡形成及化学蚀刻液无法完全与晶圆表面接触所造成的不完全及不均匀的蚀刻; 5)废气及潜在的爆炸性。

湿式蚀刻过程可分为三个步骤:1)化学蚀刻液扩散至待蚀刻材料之表面,2)蚀刻液与待蚀刻材料发生化学反应,3)反应后之产物从蚀刻材料之表面扩散至溶液中,并随溶液排出(3)。

三个步骤中进行最慢者为速率控制步骤,也就是说该步骤的反应速率即为整个反应之速率。

大部份的蚀刻过程包含了一个或多个化学反应步骤,各种形态的反应都有可能发生,但常遇到的反应是将待蚀刻层表面先予以氧化,再将此氧化层溶解,并随溶液排出,如此反覆进行以达到蚀刻的效果。

如蚀刻硅,铝时即是利用此种化学反应方式。

湿式蚀刻的速率通常可藉由改变溶液浓度及温度予以控制。

溶液浓度可改变反应物质到达及离开待蚀刻物表面的速率,一般而言,当溶液浓度增加时,蚀刻速率将会提高。

而提高溶液温度可加速化学反应速率,进而加速蚀刻速率。

除了溶液的选用外,选择适用的遮罩物质亦是十分重要的,它必须与待蚀刻材料表面有很好的附着性,并能承受蚀刻溶液的侵蚀且稳定而不变质。

而光阻通常是一个很好的遮罩材料,且由于其图案转印步骤简单,因此常被使用。

但使用光阻作为遮罩材料时也会发生边缘剥离或龟裂的情形。

边缘剥离乃由于蚀刻溶液的侵蚀,造成光阻与基材间的黏着性变差所致。

解决的方法则可使用黏着促进剂来增加光阻与基材间的黏着性,如六甲基-二硅氮烷(HMDS的)。

龟裂则是因为光阻与基材间的应力差异太大,减缓龟裂的方法可利用较具弹性的遮罩材质来吸收两者间的应力差。

蚀刻化学反应过程中所产生的气泡常会造成蚀刻的不均匀性,气泡留滞于基材上阻止了蚀刻溶液与待蚀刻物表面的接触,将使得蚀刻速率变慢或停滞,直到气泡离开基材表面。

因此在这种情况下会在溶液中加入一些催化剂增进蚀刻溶液与待蚀刻物表面的接触,并在蚀刻过程中予于搅动以加速气泡的脱离。

以下将介绍半导体制程中常见几种物质的湿式蚀刻:硅,二氧化硅,氮化硅及铝。

5-2-1硅的湿式蚀刻在半导体制程中,单晶硅与复晶硅的蚀刻通常利用硝酸与氢氟酸的混合液来进行。

此反应是利用硝酸将硅表面氧化成二氧化硅,再利用氢氟酸将形成的二氧化硅溶解去除,反应式如下:泗+硝酸+ 6HF à H2SiF6 + + H2 +的水亚硝酸上述的反应中可添加醋酸作为缓冲剂(缓冲剂),以抑制硝酸的解离。

而蚀刻速率的调整可藉由改变硝酸与氢氟酸的比例,并配合醋酸添加与水的稀释加以控制。

在某些应用中,常利用蚀刻溶液对于不同硅晶面的不同蚀刻速率加以进行(4)。

例如使用氢氧化钾与异丙醇的混合溶液进行硅的蚀刻。

这种溶液对硅的(100 )面的蚀刻速率远较(111)面快了许多,因此在(100)平面方向的晶圆上,蚀刻后的轮廓将形成V型的沟渠,如图5-2所示。

而此种蚀刻方式常见于微机械元件的制作上。

5-2-2二氧化硅的湿式蚀刻在微电子元件制作应用中,二氧化硅的湿式蚀刻通常采用氢氟酸溶液加以进行(5)。

而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复晶硅反应式如下。

:二氧化硅+ 6HF à + 2H2O的H2 +的SiF6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,或是添加氟化铵作为缓冲剂的混合液,来进行二氧化硅的蚀刻。

氟化铵的加入可避免氟化物离子的消耗,以保持稳定的蚀刻速率。

而无添加缓冲剂氢氟酸蚀刻溶液常造成光阻的剥离。

典型的缓冲氧化硅蚀刻液(教委:缓冲区氧化物刻蚀机)(体积比6:1之氟化铵(40%)与氢氟酸(49%))对于高温成长氧化层的蚀刻速率约为1000Å/min。

在半导体制程中,二氧化硅的形成方式可分为热氧化及化学气相沉积等方式,而所采用的二氧化硅除了纯二氧化硅外,尚有含有杂质的二氧化硅如BPSG等然而。

由于这些以不同方式成长或不同成份的二氧化硅,其组成或是结构并不完全相同,因此氢氟酸溶液对于这些二氧化硅的蚀刻速率也会不同。

但一般而言,高温热成长的氧化层较以化学气相沉积方式之氧化层蚀刻速率为慢,因其组成结构较为致密。

5-2-3氮化硅的湿式蚀刻氮化硅可利用加热至180℃的磷酸溶液(85%)来进行蚀刻(5)。

其蚀刻速率与氮化硅的成长方式有关,以电浆辅助化学气相沉积方式形成之氮化硅,由于组成结构(SixNyHz 相较于氮化硅)较以高温低压化学气相沉积方式形成之氮化硅为松散,因此蚀刻速率较快许多。

但在高温热磷酸溶液中光阻易剥落,因此在作氮化硅图案蚀刻时,通常利用二氧化硅作为遮罩。

一般来说,氮化硅的湿式蚀刻大多应用于整面氮化硅的剥除。

对于有图案的氮化硅蚀刻,最好还是采用干式蚀刻为宜。

5-2-4铝的湿式蚀刻铝或铝合金的湿式蚀刻主要是利用加热的磷酸,硝酸,醋酸及水的混合溶液加以进行(1)。

典型的比例为80%的磷酸,5%的硝酸,5%的醋酸及10%的水。

而一般加热的温度约在35℃至45℃左右,温度越高蚀刻速率越快,一般而言蚀刻速率约为1000-3000 Å /分钟,而溶液的组成比例,不同的温度及蚀刻过程中搅拌与否都会影响到蚀刻的速率。

蚀刻反应的机制是藉由硝酸将铝氧化成为氧化铝,接着再利用磷酸将氧化铝予以溶解去除,如此反覆进行以达蚀刻的效果。

在湿式蚀刻铝的同时会有氢气泡的产生,这些气泡会附着在铝的表面,而局部地抑制蚀刻的进行,造成蚀刻的不均匀性,可在蚀刻过程中予于搅动或添加催化剂降低介面张力以避免这种问题发生。

干式蚀刻技术(电浆蚀刻技术)5-3-1电浆蚀刻简介自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。

电浆蚀刻主要应用于积体电路制程中线路图案的定义,通常需搭配光阻的使用及微影技术,其中包括了1)氮化硅(氮化物)蚀刻:应用于定义主动区,2)复晶硅化物/复晶硅(多晶硅化物/聚)蚀刻:应用于定义闸极宽度/长度; 3)复晶硅(聚)蚀刻:应用于定义复晶硅电容及负载用之复晶硅4)间隙壁(间隔)蚀刻:应用于定义LDD的宽度; 5)接触窗(联系)及引洞(VIA)的蚀刻:应用于定义接触窗及引洞之尺寸大小; 6)钨回蚀刻(蚀刻):应用于钨栓塞(W型插入)之形成; 7)涂布玻璃(特别一次过拨款)回蚀刻:应用于平坦化制程,8)金属蚀刻:应用于定义金属线宽及线长,9)接脚(邦定垫)蚀刻等。

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。

5-3-2何谓电浆?基本上电浆是由部份解离的气体及等量的带正,负电荷粒子所组成,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(辉光放电)现象。

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