第14章 刻蚀
第14章集成电路版图设计资料
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MOS dummy
• 在MOS两侧增加dummy poly。
• 添加dummy管，可以提 供更好的环境一致性。
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RES dummy
• 类似于MOS dummy方法增加dummy，有时会在四 周都加上。
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CAP dummy
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• 第二张mask定义为active mask。 有源区用来定义管子的栅以及允许注入的p型或者n型扩散的源漏区。
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• 第三张mask为poly mask： 包含了多晶硅栅以及需要腐蚀成的形状。
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• 第四张mask定义为n＋mask， 用来定义需要注入n＋的区域。
• 不同的工艺线和工艺流程，电学参数有所不同。
• 描述内容：晶体管模型参数、各层薄层电阻、层与层间的 电容等。
• 几何设计规则是图形编辑的依据，电学设计规则是分析计 算的依据。
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• 完成一个反相器的版图设计
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Interconnect
• 关键走线与左右或上下走线的屏蔽采用相同层或 中间层连接VSS来处理。
• 也可增大两者间的间距来减少耦合。
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Guard Ring的设计
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深阱guard ring
第14章 外延
电子科技大学
14.2.2 热动力学
2 、需要采用与 CVD 技术中类似的方法，通过将 VPE 过程 分成几个连续步骤 来建立描述VPE的更精确的模型。 分成几个连续步骤，来建立描述 的更精确的模型 ① 气相分解； ② 传输到硅片表面； 1）VPE步骤包括： ③ 吸附； ④ 扩散； ⑤ 分解； ⑥ 反应副产物的解吸附。
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电子科技大学
14.2.1 气相外延的原理
硅片上外延生长硅
Si Cl Cl
H H H
Cl
副产物 化学反应 淀积的硅
Si
H
Cl
Si Si Si Si Si
外延层
Si Si
Si
Si Si
单晶硅衬底
Si
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电子科技大学
14.2.1 气相外延的原理
各种硅源优缺点：
SiHCL3，SiCL4 常温液体，外延生长温度高，但是生长速度快， 易纯制，使用安全。是较通用的硅源。
Mass Transfer Limited: v hg
Ng N Ng N
for k S hg for hg k S
电子科技大学
Surface Reaction Limited: v k S
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14.2.2 热动力学
1) Deal模型是一个半定量模型，它将外延生长过程过于 简单化处理：
其中，hg是质量传输系数，Ks是表面反应速率系数，Ng和Ns分别 是气流中和圆片表面的反应剂浓度。
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电子科技大学
14.2.2 热动力学
外延薄膜生长速率可写为：
Growth Rate k S hg N g JS v N k S hg N
(第六章)刻蚀讲解
End of etch
2. 刻蚀剖面
刻蚀剖面是指被刻蚀图形的侧壁形状 两种基本的刻蚀剖面: 各向同性和各向异性刻蚀剖面
Isotropic etch - etches in all directions at the same rate
Resist
Film Substrate
湿法各向同性化学腐蚀
Anisotropic etch - etches in only one direction
Resist Film Substrate
具有垂直刻蚀剖面的 各向异性刻蚀
湿法刻蚀和干法刻蚀的侧壁剖面
刻蚀类型 侧壁剖面 湿法腐蚀 各向同性
示意图
各向同性(与设备和参数有关)
干法刻蚀
各向异性 (与设备和参数有关) 各向异性– 锥形
第六章 刻蚀
6.1 引 言
刻蚀的概念: 用化学或物理的方法有选择地去除硅片表面层材料的 工艺过程称为刻蚀。
刻蚀示意图：
Photoresist mask
Photoresist
Film
mask
to be etched
Protected film
(a) Photoresist-patterned substrate
干法刻蚀的缺点（与湿法腐蚀比） 1. 对下层材料的刻蚀选择比较差 2. 等离子体诱导损伤 3. 设备昂贵
干法刻蚀过程
1. 刻蚀气体进入反应腔 2. RF电场使反应气体分解电离 3. 高能电子、离子、原子、自由基等结合产生等离子体 4. 反应正离子轰击表面－各向异性刻蚀（物理刻蚀） 5. 反应正离子吸附表面 6. 反应元素（自由基和反应原子团）和表面膜的表面反
③达到一定的负电荷数量后电子会被电极排斥，产生 一个带正离子电荷的暗区（即离子壳层）；
第十四章卤素
14-3-1 卤化氢和氢氟酸
3、非金属卤化物的水解：此法适用于HBr和HI 的制备,以水滴到非金属卤化物上,卤化氢即源 源不断地发生：
14-3 氟氯溴碘的化合物
14-3-1 卤化氢和氢氟酸 一℃ /(kJ·mol-1)
键能/(kJ·mol-1)
/(kJ·mol-1)
分子偶极矩μ(10-30cm)
表观解离度 (0.1mol·L-1,18℃)/% 溶解度/g·(100gH2O)-1
HF -83.1 19.54 -271.1 568.6 30.31 6.40
1、氟化氢的氢键 氟化氢这些独特性质与其分子间存在氢键
形成缔合分子有关。实验证明，氟化氢在气态、
液态和固态时都有不同程度的缔合。在360K以 上它的蒸气密度相当于HF，在299K时相当于 (HF)2和(HF)3的混合物。在固态时，氟化氢由未 限长的锯齿形长链组成。
H
H
H
H
F
F
F
F
14-3-1 卤化氢和氢氟酸
14-3-2 卤化物 卤素互化物 多卤化物
阳极反应：2Cl- === Cl2 + 2e阴极反应：2H2O + 2e- === H2 + 2OH总的反应：2Cl- + 2H2O === 2OH- + H2 + Cl2
14-2-2 卤素的制备和用途
14-2-2 卤素的制备和用途
sige刻蚀反应-概述说明以及解释
sige刻蚀反应-概述说明以及解释1.引言概述部分的内容如下：1.1 概述SiGe（硅锗）合金材料是一种非常重要的材料，在半导体领域有着广泛的应用。
SiGe合金具有优异的电特性和机械特性，可用于制造高性能器件，如晶体管和激光器等。
然而，在制备SiGe器件时，刻蚀技术是不可或缺的工艺步骤。
刻蚀是一种材料加工技术，通过化学反应或物理作用，将不需要的材料层从基底上去除，以形成特定形状的器件结构。
SiGe刻蚀反应是一种针对SiGe合金材料的刻蚀工艺，可以在精确控制的条件下，实现对SiGe材料的选择性去除，以获得所需的结构和形状。
本文主要围绕SiGe刻蚀反应展开讨论，介绍SiGe材料的基本特性，探讨刻蚀反应的原理和机制，并探讨SiGe刻蚀反应在半导体制造中的应用。
通过对SiGe刻蚀反应的研究和应用，可以提高器件的性能和可靠性，推动半导体技术的发展。
接下来的章节将分别介绍SiGe材料的特性、刻蚀反应的原理和机制，以及SiGe刻蚀反应在半导体制造中的应用。
最后，我们将总结SiGe刻蚀反应的重要性，并展望其未来的发展前景。
通过本文的阐述，我们希望读者能对SiGe刻蚀反应有一个全面的了解，并认识到其在半导体领域中的重要性和潜力。
1.2 文章结构文章结构部分的内容应该对整篇文章的结构进行详细说明。
可以包括以下内容：1. 引言的作用：引言部分介绍了文章的背景和意义，概述了文章的主要内容，为读者建立起对全文的基本了解。
2. 正文的组成：正文部分是文章的核心部分，通常包括多个章节或段落，每个章节或段落都从不同的角度来阐述Sige刻蚀反应的相关内容。
3. 结论的重要性：结论部分对整篇文章进行总结和归纳，对Sige刻蚀反应的重要性进行概括，并指出文章涉及到的问题和挑战。
4. 展望未来发展：展望部分可以提出对Sige刻蚀反应未来发展的预测或建议，探讨可能的研究方向或应用前景，以引发读者对该领域的兴趣和思考。
5. 结束语的作用：结束语部分可以对全文进行总结，强调Sige刻蚀反应的研究意义和应用前景，或者呼应引言部分，并留下一个引发读者思考的问题或建议。
第14章集成电路版图设计PPT课件
• 完成一个反相器的版图设计
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版图设计中的相关主题
1. Antenna Effect 2. Dummy 的设计 3. Guard Ring 保护环的设计 4. Match的设计
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层次表示 含义
Nwell
N阱层
Active
N+或P+有源 区层
Poly 多晶硅层
Contact 接触孔层
Metal Pad
金属层
焊盘钝化 层
标示图
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Hale Waihona Puke N阱设计规则编 描 述尺
目的与作用
号
寸
1.1 N阱最小宽 (1μ0m.) 保证光刻精度和器
• 设计规则是各集成电路制造厂家根据本身的工艺特点和技术水平而制定的。 因此不同的工艺，就有不同的设计规则。
• 掩膜上的图形决定着芯片上器件或连接物理层的尺寸。因此版图上的几何图
形尺寸与芯片上物理层的尺寸直接相关。
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版图几何设计规则
• 版图设计规则：是指为了保证电路的功能和一定的成品率而提出的一 组最小尺寸，如最小线宽、最小可开孔、线条之间的最小间距。
• 1.设计规则检查(DRC) • 2.版图寄生参数提取(LPE) • 3.寄生电阻提取(PRE) • 4.电气规则检查(ERC) • 5.版图与线路图比较程序(LVS)
微电子制造科学原理与工程技术总复习资料
3、外延层的掺杂与缺陷 4、硅的气相外延工艺
十、光刻工艺
1、光刻工序： 2、掩膜版 3、光刻机
a. 主要性能指标 b. 曝光光源
c. 三种光刻机
4、光刻胶
正性胶和负性胶
5、典型的光刻工艺流程
十一、刻蚀工艺
1、湿法刻蚀
a. 物理性刻蚀
2、干法刻蚀
b. 化学性刻蚀 c. 物理化学性刻蚀。
十二、金属化工艺
1、RTP 与传统退火工艺的比较
2、RTP 设备与传统高温炉管的区别
3、RTP 设备的快速加热能力 4、RTP设备的关键问题
六、真空技术与等离子体简介
1、真空基础知识
2、等离子体简介
a. b. 直流等离子体的组成 射频放电等离子体
七、化学气相淀积工艺
1、CVD工艺的主要特点 2、CVD 工艺原理
a. b. c. 简单的Si CVD反应器 反应腔内的化学反应 反应腔内的气体流动
1、形成欧姆接触的方法 2、常用的金属化材料
a. Al
b. 重掺杂多晶硅
c. 难熔金属硅化物
十三、工艺集成技术
1、器件隔离技术
a. PN结隔离技术 b. LOCOS（硅的局部氧化）技术 c. 沟槽隔离
2、亚微米CMOS工艺流程介绍
a. 主要结论
b. 计算热氧化工艺生长SiO2厚度的方法
3、热氧化工艺（方法）和系统 4、热氧化工艺的质量检测
三、扩散工艺
1、扩散工艺在IC制造中的主要用途 2、扩散原理(模型与公式)
a. 费克一维扩散方程 b. 扩散的原子模型、 Fair空位模型 c. 费克第二定律的分析解 预淀积扩散 推进扩散
3、影响实际扩散分布的因素 4、扩散工艺质量检测
西安交通大学微电子制造技术第十六章刻蚀
Inductively Coupled Plasma (ICP)
Inert Reactive Reactive Reactive Reactive
Helicon Wave
Reactive
Dual Plasma Source Reactive
Magnetically Enhanced RIE (MERIE)
各向异性刻蚀是仅在一 个方向刻蚀
Resist Film
Substrate
Figure 16.5 具有垂直刻蚀剖面的各向异性刻蚀
微电子制造技术
电信学院 微电子学系 10
Table 16.1 湿法刻蚀和干法刻蚀的恻壁剖面
刻蚀类型
恻壁剖面Biblioteka 示意图湿法刻蚀 干法刻蚀
各向同性
各向同性 (与设备和参数
有关) 各向异性 (与设备和参数
在一批中随机抽取 3 to 5 片
在每片上测 5 to 9 个点处的刻蚀速率 ，然后计算每片的刻蚀均匀性并比较 片与片之间的均匀性
微电子制造技术
Figure 16.9 刻蚀均匀性检测方法 电信学院 微电子学系 17
残留物 刻蚀残留物是刻蚀以后留在硅片表面的刻 蚀副产物。通常覆盖在腔体内壁或被刻蚀图形的底 部。产生的原因有：被刻蚀的材料、腔体中的污染 物、膜层中不均匀的杂质分布等。
微电子制造技术
电信学院 微电子学系 3
刻蚀原理
刻蚀是利用化学或者物理方法有选择地从硅 片表面去除不需要的材料的过程。刻蚀的基本目标 是在涂胶的硅片上正确地复制掩膜图形。因此，刻 蚀过程中光刻胶层起着有效保护下面的膜层不受浸 蚀的作用。图16.1是常规COMS栅刻蚀工艺示意图。
光刻胶
TheScienceandEngineeringofMicroelectronicFabricati
The Science and Engineering of Microelectronic Fabrication教学设计简介The Science and Engineering of Microelectronic Fabrication是一门涵盖微电子制造过程的课程。
在本课程中，我们将了解有关半导体材料、微电子元件制造和微处理器制造的知识和技术。
本教学设计旨在帮助学生了解制造微电子元件的基本原理和步骤，以及与工艺流程相关的表征、测量和测试方法。
教学目标1.理解半导体物理学的基本原理，包括材料和器件特性；2.了解微电子元件制造的基本流程，包括晶圆加工、光刻、蒸镀、刻蚀、清洗、测试等过程；3.掌握微电子元件制造中的工艺控制技术，包括严格的制造规范、过程监控和误差校正等；4.了解微电子元件制造的常用工具和测试方法，例如扫描电子显微镜、原子力显微镜、光学测量、电性测量等；5.参与课程中的实验和项目，学习微电子制造的基础技术，例如晶圆制备和微处理器工艺流程的设计和实现。
教学内容第一章：半导体物理学1.半导体材料的基本物理性质2.电子在半导体中的运动和能带结构3.pn结和晶体管的工作原理4.MOS结和场效应晶体管的工作原理5.基本器件的特性测试方法第二章：微电子元件制造1.晶圆加工工艺2.光刻技术和振荡器制造3.蒸镀和电镀工艺4.刻蚀工艺和清洗工艺5.测试和可靠性评估第三章：工艺控制技术1.制造规范和过程监控2.误差校正和统计过程控制3.工艺参数的优化和近似模型的建立4.特定制造流程和设备的控制策略第四章：工具和测试方法1.扫描电子显微镜和原子力显微镜2.光学测量和电子显微镜3.电性测量和热力学测试4.微劈尖和现场测试教学方法1.讲授课程：使用PPT演示文稿和实例进行知识讲解和案例分析；2.实验和项目：教师将为学生提供实验室和项目时。
学生将独立执行工具使用、制造和测试任务，并报告其结果；3.群体讨论：教师将引导学生就课程内容和案例进行群体讨论；4.研究报告：学生将完成独立的研究报告和展示，以展示微电子制造领域的最新进展。
光刻刻蚀实验实验报告书(3篇)
第1篇一、实验目的1. 理解光刻和刻蚀在半导体制造中的基本原理和作用。
2. 掌握光刻胶的涂覆、曝光、显影和刻蚀的实验步骤。
3. 学习通过光刻和刻蚀技术制作特定图案。
二、实验原理光刻是半导体制造中的关键步骤，它利用光致抗蚀剂（光刻胶）的感光特性，在硅片等衬底上形成图案。
刻蚀则是将光刻胶上的图案转移到衬底上，通过化学或物理方法去除不需要的衬底材料。
三、实验材料与仪器1. 材料：硅片、光刻胶、显影液、刻蚀液等。
2. 仪器：光刻机、显影机、刻蚀机、显微镜、电子天平等。
四、实验步骤1. 光刻胶涂覆将硅片清洗干净，然后均匀涂覆一层光刻胶。
涂覆后，将硅片放入烘箱中烘烤，使光刻胶干燥。
2. 曝光将涂覆好光刻胶的硅片放入光刻机中，通过紫外光照射，使光刻胶发生光化学反应，形成所需的图案。
3. 显影将曝光后的硅片放入显影液中，显影液中的溶剂会溶解未曝光的光刻胶，而曝光区域的光刻胶则保持不变。
通过控制显影时间，可以得到清晰、均匀的图案。
4. 刻蚀将显影后的硅片放入刻蚀机中，刻蚀液会溶解硅片上不需要的材料，从而实现图案的转移。
五、实验结果与分析1. 光刻胶涂覆光刻胶涂覆均匀，无明显气泡和划痕。
2. 曝光曝光后的硅片在紫外光照射下，光刻胶发生光化学反应，形成所需的图案。
3. 显影显影后的硅片图案清晰，无明显缺陷。
4. 刻蚀刻蚀后的硅片图案完整，无明显损伤。
六、实验讨论1. 光刻胶涂覆的质量对实验结果有较大影响，涂覆不均匀或存在气泡、划痕等缺陷会影响图案的质量。
2. 曝光时间和强度对光刻胶的光化学反应有较大影响，需要根据具体的光刻胶和实验条件进行调整。
3. 显影时间对图案的清晰度有较大影响，显影时间过短或过长都会导致图案模糊。
4. 刻蚀液的选择和刻蚀时间对刻蚀效果有较大影响，需要根据具体材料进行调整。
七、实验结论通过本次实验，我们成功掌握了光刻和刻蚀的基本原理和实验步骤，制作出了清晰、均匀的图案。
实验结果表明，光刻和刻蚀技术在半导体制造中具有重要作用，为后续的半导体器件制造奠定了基础。
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刻蚀类型 湿法刻蚀
干法刻蚀
侧壁剖面
各向同性
各向同性性 (depending on equipment &
parameters) 各向异性 (depending on equipment & parameters) 各向异性
锥形
硅槽
示意图
各种刻蚀剖面
三．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 （undercut）引起的，但也能由刻蚀剖面 引起。
在表面
应
各向异性 刻蚀
衬底
各向同性刻蚀
阴极
化学和物理的干法刻蚀机理
物理刻蚀
溅射的表面材料
反应正离子轰 击表面
化学刻蚀
原子团与表面膜的表面 反应
副产物的解吸 附
各向异性刻蚀
各向同性刻蚀
12.2.1 刻蚀作用
作用方式：
化学：高活性基团与硅片发生化学反应，类似湿法刻蚀。 物理：带能离子通过电场加速，轰击硅片，类似溅射。 化学+物理：二者结合。
表面反应
反应
在干法刻蚀中， 刻蚀包括离子 溅射和活性元素 与硅片表面的反 应
各向异性
差/难以提高 （1:1） 高 一般/好
各向同性
一般/好（5:1 至100:1） 中等 差
各向同性
各向同性至 各向异性
好/很好
一般/高（5:1
（高于500:1） 至100:1）
低 非常差 -
中等 好/非常好
【例2】电子在反应离子刻蚀（RIE）和高密度等
式中，R0是空腔刻蚀的速率，A是刻蚀薄膜暴露 的面积，k是跟工艺有关的常数。
六．残留物
刻蚀残留物常覆盖在腔体内壁或被刻蚀图形 的底部。
产生原因：被刻蚀膜层中的污染物、选择了不合 适的化学刻蚀剂（如刻蚀太快）、腔体中的污染 物、膜层中不均匀的杂质分布。
刻蚀残留物是IC制造过程中的硅片污染源， 为了去除刻蚀残留物，有时在刻蚀完成后会进行 过刻蚀。刻蚀残留物可以在去除光刻胶的过程中 或用湿法化学腐蚀去掉。
工艺线直击——刻蚀
12.2 湿法刻蚀
湿法刻蚀是一个纯粹的化学反应过程，由 三个步骤组成：
刻蚀剂移动到硅片表面 与暴露的膜发生化学反应生成可溶解的副产物 从硅片表面移去反应生成物
12.2.1 湿法刻蚀的局限性
缺点： 缺乏各向异性 工艺控制差 颗粒沾污严重
优点： 选择比高 通常不产生衬底损伤 设备简单
第十四章 刻蚀
刻蚀（Etching）是用化学或物理方法有选择 地从硅片表面去除不需要的材料的过程。
基本目标：在硅片上正确的复制掩膜图形。
流程：光刻工艺之后进行。
有图形的光刻胶层在刻蚀中不受到腐蚀源显著的侵蚀。这
层掩蔽膜用来在刻蚀中保护硅片上的特殊区域而选择性地 刻蚀掉未被光刻胶保护的区域。
光刻胶
刻蚀均匀性
在一批中随机抽取3至5片
在每片上测5至9个点处的刻蚀速率， 然后计算每片的刻蚀均匀性并比较片 与片之间的均匀性
【例1】计算铝的平均刻蚀速率和在直径200mm硅
片上的可是速率均匀性，假设在硅片中间，左边， 右边，顶端和底部的刻蚀速率分别为750nm/min， 812nm/min，765nm/min，743nm/min和 798nm/min。
或化学反应（
或这两种反应
均有），从而
去掉曝露的表
面材料。
12.1.2 刻蚀材料
1. 介质刻蚀：用于介质材料的刻蚀，如二 氧化硅，氮化硅。
2. 硅刻蚀（包括多晶硅）：应用于需要去 除硅的场合，如刻蚀多晶硅晶体管栅和硅槽电 容。
3. 金属刻蚀：主要是在金属层上去掉铝合 金复合层，制作出互连线。
刻蚀可以分成有图形刻蚀和无图形刻蚀。有图 形的刻蚀采用掩蔽层（有图形的光刻胶）来定义要 刻蚀掉的表面材料区域，只有硅片上被选择的这一 部分在刻蚀过程中刻掉。
Wb Wa
Resist
偏差
Film
Substrate (a)
偏差
Resist Film
Substrate (b)
四．选择比
选择比定义为在同一刻蚀条件下，目标 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。
Ef S=
Er
Er
Ef
氮化硅
氧化硅
对于被刻蚀材料和掩蔽层材料的选择比SR可以通 过下式计算：
各向异性刻蚀大部分是通过干法等离子体刻 蚀来实现的。
具有垂直刻蚀剖面的各向异性刻蚀
各向异性刻蚀是在仅 一个方向刻蚀
衬底
光刻胶 膜
描述各向异性的公式：
A 1 RL RV
RL,RV分别代表横向，纵向的刻蚀速率。 A＝1，该刻蚀工艺为理想的各向异性。 A＝0，该刻蚀工艺为各向同性。
湿法刻蚀和干法刻蚀的侧壁剖面
12.2.2 湿法刻蚀应用
一. 硅的刻蚀
采用强氧化剂对硅氧化，然后利用氢氟酸 腐蚀SiO2。
Si+4HNO3——SiO2+H2O+4NO2 SiO2+6HF——H2SiF6+2H2O
对于硅晶格，（111）晶面比（100） 镜面的每个单元上有更多的化学键，因此， （111）晶面的刻蚀速率应该较小。
边界，刻蚀速率明显快。
四. 铝的刻蚀 铝和铝合金薄膜在加热的H3PO4，HNO3，醋
酸和去离子水的混合溶液中刻蚀。
五. 砷化镓的刻蚀 常用的刻蚀系统是H2SO4-H2O2-H2O和
H3PO4-H2O2-H2O。 砷化镓的刻蚀方法极少是各项同性的，因为
（111）镓面和（111）砷面的表面活性差异太大。
湿法各向同性化学腐蚀
各向同性刻蚀是在各方向上 以同样的速率进行刻蚀
光刻胶
膜 衬底
各向同性刻蚀的典型剖面
对于亚微米尺寸的图形来说，希望刻蚀剖面 是各向异性的，即刻蚀只在垂直于硅片表面的方 向进行，只有很少的横向刻蚀。这种垂直的侧壁使 得在芯片上可制作高密度的刻蚀图形。
各向异性刻蚀对于小线宽图形亚微米器件的制 作来说非常关键。先进集成电路应用上通常需要88 到89º垂直度的侧壁。
二．湿法化学剥离（Lift-off）
由于湿法腐蚀的高选择比特性，湿 法化学剥离有时用于去除包括光刻胶和掩 蔽层的表面层材料，如氮化硅、在接触中 用作硅化物的钛。
图形转移——剥离（lift-off）
12.3 干法等离子体刻蚀
干法刻蚀是即利用等离子体辅助刻蚀。等离子体是完全 或部分电离的气体离子，包括相同数量的正负电荷和不同数 量的未电离分子组成。
2. Titanium
Titanium-
deposition
silicon reaction
regions
TiSi2 formati on
3. Rapid thermal anneal treatment
Figure 12.13
4. Titanium strip
12.1.3 刻蚀参数
为了复制硅片表面材料上的掩膜图形，刻蚀 必须满足一些特殊的要求。
根据不同作用方式，常见设备包括等离子体刻蚀，反应离子 刻蚀（RIE），溅射刻蚀，高密度等离子体刻蚀（HDP）等
化学与物理干法等离子刻蚀的对比
刻蚀参数
刻蚀机理
侧壁剖面 选择比 刻蚀速率 线宽控制
物理刻蚀 （RF电场 垂直于硅 片表面）
物理刻蚀（
RF电场平行 于硅片表面）
化学刻蚀
物理和化学 刻蚀结合
等离子体中的 液体中的活性 物理离子溅射 活性基与硅片 基与硅片表面
缺点：
1. 刻蚀选择比差，
2. 等离子体带来的器件损伤
3. 设备昂贵
等离子体刻蚀原理
1) 刻蚀气体进入反 应腔
气体传送 2) 电场使反应物 分解
4) 反应正离子轰击表 面
电场
RF 发生器 阳极 刻蚀反应腔
l
3) 电子和原子结合产 生等离子体
l
副产物
8) 副产物去除 排气
5) 反应离子吸附 6) 原子团和表面膜的表面反7) 副产物解吸附
SR = Ef / Er 其中，Ef =被刻蚀材料的刻蚀速率，
Er =掩蔽层材料的刻蚀速率。
五．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。
刻蚀均匀性（%）=（最大刻蚀率-最小刻蚀率）/ （最大刻蚀率+最小刻蚀率）
等离子体由自由电子激发，足够强大的电场加于气体并 使其击穿和电离时，就产生了等离子体。
裂解 原子离子化 分子离子化 原子激发 分子激发
优点：
1. 刻蚀剖面是各向异性，具有非常好的侧壁剖面控制； 2. 关键尺寸（CD）控制精度高； 3. 光刻胶脱落或粘附问题很小； 4. 片内、片间、批次间的刻蚀均匀性好； 5. 化学制品使用和处理费用较低
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。
刻蚀中的横向钻蚀和倾斜
钻蚀
过刻
Resist Film Substrate
计算刻蚀偏差的公式如下：
Error＝Wb－Wa 其中，Wb =刻蚀前光刻胶的线宽，
Wa =光刻胶去掉后被刻蚀材．颗粒沾污
等离子体带来的硅片损伤有时也由硅片 表面附近的等离子体产生的颗粒沾污而引起。
研究表明，由于电势的差异，颗粒产生在 等离子体和壳层的界面处。当没有了等离子体 时，这些颗粒就会掉到硅片表面。颗粒沾污的 控制可通过优化刻蚀设备，合适的操作和关机， 对被刻蚀的膜层选用合适的化学气体来达到。
【文献】基于CF4气体干法清除金属刻蚀完成 后的聚合物残留物