多晶硅刻蚀特性的研究
多晶硅深度反应离子刻蚀代加工
多晶硅深度反应离子刻蚀代加工多晶硅深度反应离子刻蚀代加工是一种技术，可以用于制造精密，复杂的微型零件。
其原理是用深度反应离子刻蚀（DRIE）技术代替传统的刻蚀技术，以制备多晶硅（Si）表面深度反应离子刻蚀（DRIE）结构。
在本文中，我们将介绍多晶硅深度反应离子刻蚀代加工的基本原理，工艺流程，应用以及可能的挑战都将在这里被提到。
一、多晶硅深度反应离子刻蚀代加工基本原理多晶硅深度反应离子刻蚀（DRIE）代加工原理建立在传统离子刻蚀的基础上。
在深度反应离子刻蚀（DRIE）工艺中，通过电离对原料表面形成新的形状，利用低温电源生成电离束，将表面形成大量亚微米结构，也称作“深度反应离子刻蚀（DRIE）”。
深度反应离子刻蚀（DRIE）工艺可以提供快速，高精度，高效率的制造技术，可以用于生产复杂，精细的微型器件的制造。
二、DRIE代加工工艺流程多晶硅深度反应离子刻蚀代加工的工艺流程涉及：1）基片处理；2）多晶硅薄膜沉积；3）传统离子刻蚀和深度反应离子刻蚀；4）多晶硅薄膜清洗；5）涂布层材料；6）用于薄膜干燥等。
（1）基片处理，利用湿法处理，来除去表面的污垢，以及为后续的刻蚀技术做准备。
（2）多晶硅薄膜沉积，使用激光沉积法，以产生的高熔点，在基板表面形成多晶硅膜。
（3）传统离子刻蚀和深度反应离子刻蚀，使用高能电子束，以改变基片表面的形状，也能形成多晶硅刻蚀槽和深度反应离子刻蚀（DRIE）结构。
（4）多晶硅薄膜清洗，使用化学清洗或光学清洗，在深度反应离子刻蚀（DRIE）前，将残留的氧化物和沉积物清除，以确保精度和切削效果。
（5）涂布层材料，使用厚膜沉积法或其他等离子体技术来涂布层材料，以增加多晶硅深度反应离子刻蚀（DRIE）特定材料的导电性、耐腐蚀性和热性能。
（6）用于薄膜干燥，避免湿度对深度反应离子刻蚀（DRIE）结构的影响，以保证精度和可靠性。
三、多晶硅深度反应离子刻蚀代加工应用多晶硅深度反应离子刻蚀（DRIE）代加工技术可以用于制造精密，复杂的微型零件，特别是那些拥有复杂的薄膜结构的微小零件。
金刚石线锯切割多晶硅片气相刻蚀制绒方法研究进展
金刚石线锯切割多晶硅片气相刻蚀制绒方法研究进展
气相刻蚀制绒是一种表面改性技术，通过在硅片的表面形成一层被氮
化物覆盖的细长晶须，从而实现提高硅片的质量和光电性能。
在金刚石线
锯切割多晶硅片后，使用气相刻蚀制绒方法可以去除切割剩余物，并在硅
片表面形成一层光滑、无缺陷的晶须层。
目前，关于金刚石线锯切割多晶硅片气相刻蚀制绒方法的研究主要集
中在以下几个方面。
首先，研究人员对气相刻蚀制绒参数进行了优化，以提高晶须层的质量。
例如，可以通过调节气相刻蚀的温度、气氛种类、气氛组成、气氛压
力等参数，来实现晶须层的合理生长。
研究发现，适当的温度和气氛组成
可以促进晶须层的生长，而氢气氛可以提高晶须层的平滑度和晶体质量。
其次，研究人员也尝试了不同的气相刻蚀制绒方法，以提高晶须层的
性能。
例如，可以使用微波等离子体刻蚀技术、电子束蒸发等技术，来实
现更加精确的刻蚀效果。
通过比较不同刻蚀方法的效果，可以选择最适合
多晶硅片制绒的方法。
此外，还有研究人员对切割过程中金刚石线锯的材料特性进行了改进。
例如，可以使用高纯度的金刚石线锯，以减少切割过程中对多晶硅片的损伤。
同时，也可以研发出更加高效、低损伤的金刚石线锯切割工艺。
总结起来，金刚石线锯切割多晶硅片气相刻蚀制绒方法是一种有效的
硅片表面改性技术，可以提高硅片的质量和光电性能。
该方法的研究进展
主要集中在优化刻蚀参数、改进刻蚀方法和提高金刚石线锯的材料特性等
方面。
未来，还需进一步深入研究，以推动该技术的应用和发展。
多晶硅栅极刻蚀过程中边缘刻蚀缺陷的研究及改善
多晶硅栅极刻蚀过程中边缘刻蚀缺陷的研究及改善作者：任昱聂钰节唐在峰来源：《科技资讯》2017年第25期DOI：10.16661/ki.1672-3791.2017.25.087摘要：刻蚀缺陷是半导体制程中最关键和最基本的问题，理想的等离子体刻蚀工艺过程中，刻蚀气体必须完全参与反应而形成气态生成物，最后由真空泵抽离反应室。
但实际上，多晶硅栅极等离子体刻蚀过程中，生成的反应聚合物（polymer）无法由真空泵抽离反应室而附着在刻蚀腔壁上，造成反应室的污染，有些甚至附着在晶圆表面而形成元器件的微粒子污染，造成产品良率下降甚至报废。
本文通过改变调整刻蚀工艺参数等方式，成功解决了多晶硅栅极刻蚀工艺制程中反应生成物转变为微粒子污染物这一问题，使得产品良率提升了3%，刻蚀反应腔体保养时数延长了一倍，晶圆报废率降低了0.03%。
关键词：多晶硅刻蚀干法刻蚀等离子体栅极刻蚀缺陷中图分类号：TN305.7 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）09（a）-0087-05随着微电子技术的发展，使器件的特征尺寸（Critical Dimension，简称CD）不断缩小，使得集成度不断提高，功耗降低，器件性能提高。
在微电子学中，特征尺寸通常指集成电路中半导体器件的最小尺寸，如MOSE管的栅极关键尺寸，特征尺寸是衡量集成电路设计和制造工艺水平的重要参数。
但是特征尺寸越小，栅极的尺寸容差要求就变得越来越严格，尤其是大尺寸的12寸晶圆硅片的应用，使得工艺控制变得更加苛刻。
例如按照刻蚀容差绝对值应控制在10%之内，对于45nm工艺节点，容差绝对值要小于5nm[1]。
在先进的多晶硅栅极工艺中，刻蚀腔之间CD偏差值匹配度已经小于1nm，而高的CD精度意味着工艺步骤的可重复性需要做到完美。
与此同时，由于堆叠结构越来越复杂，刻蚀过程中反应物和生成物也相应地增加，另外刻蚀反应腔体也要承担更多的工艺刻蚀内容，于是刻蚀反应腔体的匹配和工艺的可重复性，已经成为等离子体刻蚀中很大的挑战。
《湿法刻蚀多晶硅周边问题》范文
《湿法刻蚀多晶硅周边问题》篇一一、引言湿法刻蚀多晶硅是一种常见的半导体制造工艺，其目的是精确地去除或改变多晶硅的形状和尺寸。
然而，在实际应用中，湿法刻蚀常常会出现一系列的周边问题，如刻蚀速度控制不均、边缘粗糙度增大等。
这些问题不仅影响产品的性能和品质，还可能对生产效率和成本造成影响。
因此，本文将针对湿法刻蚀多晶硅的周边问题进行深入探讨，分析其产生原因，并提出相应的应对策略。
二、湿法刻蚀多晶硅的常见问题1. 刻蚀速度控制不均：在湿法刻蚀过程中，由于多晶硅的各部分性质差异、刻蚀液浓度和温度的不稳定等因素，导致刻蚀速度在不同区域出现差异，从而影响产品的尺寸和形状。
2. 边缘粗糙度增大：湿法刻蚀过程中，由于化学反应的不均匀性以及刻蚀液对多晶硅表面的机械作用，可能导致边缘粗糙度增大，影响产品的外观和性能。
3. 残留物问题：湿法刻蚀后，多晶硅表面可能残留刻蚀液、杂质等物质，影响后续的工艺步骤和产品质量。
三、问题产生原因分析1. 刻蚀液浓度和温度的影响：刻蚀液的浓度和温度是影响刻蚀速度的关键因素。
当浓度和温度不稳定时，会导致刻蚀速度在不同区域出现差异。
2. 多晶硅材料性质的不均：多晶硅的晶体结构、杂质含量等因素会影响其与刻蚀液的反应速度和程度，从而导致刻蚀速度的不均。
3. 工艺控制问题：包括设备的稳定性、操作人员的技能水平等都会对湿法刻蚀的效果产生影响。
四、应对策略1. 优化刻蚀液浓度和温度控制：通过精确控制刻蚀液的浓度和温度，保持其在整个刻蚀过程中的稳定性，从而确保刻蚀速度的均匀性。
2. 改进多晶硅材料的质量：提高多晶硅的纯度和晶体结构的均匀性，降低其与刻蚀液反应的不均匀性。
3. 加强工艺控制：提高设备的稳定性和操作人员的技能水平，确保工艺参数的准确性和一致性。
4. 引入先进的刻蚀技术：如干湿结合的刻蚀技术、激光辅助刻蚀技术等，这些技术可以更精确地控制刻蚀速度和形状，减少边缘粗糙度和残留物问题。
5. 定期维护和检查设备：定期对设备进行维护和检查，确保其正常运行和性能稳定，从而保证湿法刻蚀的效果。
多晶硅刻蚀工艺
多晶硅刻蚀工艺
多晶硅刻蚀是一种重要的半导体工艺步骤，它可以通过化学反应
将多晶硅转化为低电阻或高电阻硅材料。
该工艺通常使用非晶硅或其
他绝缘材料作为掩模，以控制刻蚀模式和形状。
多晶硅的刻蚀过程可以通过干法或湿法来实现。
在干法工艺中，
刻蚀介质通常是气体混合物，如氟化物和氯化物。
这种方法足够快速，对环境的污染较小，但需要高温和特殊的反应器。
在湿法工艺中，刻
蚀介质是强酸和强碱，例如氢氟酸和五氧化二磷。
这种方法刻蚀速度
较慢，但比较容易操作，成本也相对较低。
多晶硅的刻蚀必须控制好方向性和等深度，以获得高质量的硅材料。
此外，刻蚀过程中还需要注意反应的选择性，以免影响整个工艺
流程的稳定性和可靠性。
总之，多晶硅刻蚀工艺是制造半导体器件中的重要步骤，经过多
年的研究和改进已经变得更为成熟、可靠。
多晶干法刻蚀
多晶干法刻蚀是一种重要的半导体工艺步骤，主要应用于制造集成电路。
以下是关于多晶干法刻蚀的详细解释：
1. 刻蚀多晶硅时，必须确保掩膜上的尺寸准确地转移到多晶硅上。
2. 刻蚀后的轮廓也非常重要，例如，如果多晶硅刻蚀后栅极侧壁有倾斜，可能会屏蔽后续工艺中源极和
漏极的离子注入，导致杂质分布不均，同时沟道的长度会随栅极倾斜的程度而改变。
3. 对sio2的刻蚀选择比要足够高，这是因为需要去除阶梯残留，避免多晶硅电极间短路的发生。
同时，
多晶硅一般覆盖在很薄的栅极氧化层上，如果氧化层被完全刻蚀，则氧化层下的源极和漏极区域可能会被快速刻蚀。
4. 选择适当的刻蚀气体也是非常重要的。
CF4、SF6等F原子为主的等离子体是常用的刻蚀气体，但这类
气体也存在负载效应，即被刻蚀材料裸露在等离子体中面积较大的区域时刻蚀速率比在面积较小的区域时慢，导致局部刻蚀速率的不均匀。
5. 在干法刻蚀中，多晶硅相对于氮化硅和二氧化硅下层的选择性较差，因此需要非常精确地优化干蚀刻
配方和蚀刻时间的精细控制。
6. 另外，对于多晶硅的干法刻蚀，控制其过度刻蚀也非常重要。
这是因为过度刻蚀可能会导致多晶硅的
电阻不均匀。
总之，多晶干法刻蚀是一项复杂的工艺步骤，涉及精确的尺寸控制、化学选择性和物理特性考虑等多个方面。
多晶硅的生产工艺及研究
多晶硅的生产工艺及研究1.引言多晶硅是一种重要的半导体材料，广泛应用于太阳能电池、集成电路和微电子设备中。
它具有较高的电导率和热导率，因此在能源转换和电子器件方面具有巨大的应用潜力。
本文将介绍多晶硅的生产工艺及相关研究。
2.多晶硅的制备方法多晶硅的制备方法通常包括以下几个步骤：2.1原料制备：将硅砂经过粉碎、筛分和洗涤等处理，得到纯度较高的硅粉。
2.2单晶硅的生长：将硅粉在高温环境下进行还原反应，得到单晶硅块。
2.3多晶硅的制备：将单晶硅块经过熔化、晶化和切割等处理，得到多晶硅块。
2.4多晶硅片的制备：将多晶硅块经过切割、抛光和清洗等处理，得到多晶硅片。
3.多晶硅的电化学沉积法电化学沉积法是一种制备多晶硅的重要方法。
它利用电解质中的离子进行电极反应，沉积出多晶硅薄膜或纳米颗粒。
该方法具有简单、可控性强和成本低等优点，广泛应用于太阳能电池和微电子器件中。
4.多晶硅的激光熔化法激光熔化法是一种利用激光高能量密度对硅材料进行局部熔化和凝固的方法。
该方法可以获得高纯度、低缺陷的多晶硅薄膜，并具有较高的结晶度和电学性能。
该方法广泛应用于太阳能电池的制备中。
5.多晶硅的晶体生长技术多晶硅的晶体生长技术是一种通过控制晶界生长来提高多晶硅的结晶质量和电学性能的方法。
该技术包括定向凝固法、温度梯度法和溶液热法等。
这些方法通过调节温度梯度和晶体生长速度等参数，可以获得较大晶界能量和较高的晶界能垂直度，从而提高多晶硅的结晶质量和电学性能。
6.多晶硅的表面处理技术多晶硅的表面处理技术是一种通过改变表面形貌和化学性质来改善多晶硅的光吸收性能和光电转换效率的方法。
常用的表面处理技术包括湿法刻蚀、化学气相沉积和表面涂覆等。
这些技术可以形成纳米结构、提高表面反射率和降低表面缺陷密度，从而提高多晶硅的光吸收性能和光电转换效率。
7.多晶硅的尺寸效应研究多晶硅的尺寸效应研究是一种通过调控多晶硅的尺寸和形貌来改善其电学性能和光电转换效率的方法。
多晶硅刻蚀工艺
多晶硅刻蚀工艺
多晶硅刻蚀是一种基础的半导体加工工艺，用于制作太阳能电池、集成电路等器件。
该工艺主要利用化学反应来刻蚀多晶硅表面，以达到所需的形状和尺寸。
在该工艺中，通常会使用一种名为氢氟酸的强酸来刻蚀多晶硅表面，并且需要在特定的气氛中进行。
多晶硅刻蚀工艺可以根据所需的形状和尺寸进行优化，以获得最佳的结果。
通常，通过调整刻蚀时间、刻蚀速率、刻蚀深度等参数来实现优化。
此外，在多晶硅刻蚀过程中，还需要注意控制刻蚀剂的浓度、温度和搅拌速度等因素，以确保刻蚀均匀和稳定。
最终，通过多次刻蚀和清洗处理，可以得到所需的多晶硅结构和形状。
多晶硅刻蚀工艺在半导体制造行业中应用广泛，尤其是在太阳能电池制造中。
通过优化多晶硅刻蚀工艺，可以提高太阳能电池的转换效率，并降低制造成本。
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多晶硅刻蚀特性的研究
随着硅珊MOS器件的出现，多晶硅渐渐成为先进器件材料的主力军。
文章主要对多晶硅刻蚀的特性进行研究，希望能够给相关人士一定的借鉴。
标签：多晶硅；刻蚀；研究
1 硅和多晶硅刻蚀的介绍
硅栅（Poly Gate）的干法刻蚀：
随着晶体管尺寸的不断缩小对硅栅的刻蚀就越具有挑战性。
因为受到光刻线宽的限制，为达到最后的CD线宽要求往往需要先对光阻进行缩小处理，然后进一步往下刻蚀。
BARC打开后，再以光阻为阻挡层将TEOS打开。
接着把剩余的光阻去除，再以TEOS作为阻挡层对硅栅进性刻蚀。
为了保护栅极氧化层不被损伤，通常要把硅栅的刻蚀分成几个步骤：主刻蚀、着陆刻蚀和过刻蚀。
主刻蚀通常有比较高的刻蚀率但对氧化硅的选择比较小。
通过主刻蚀可基本决定硅栅的剖面轮廓和关键尺寸。
着陆刻蚀通常对栅极氧化层有比较高的选择比以确保栅极氧化层不被损伤。
一旦触及到栅极氧化层后就必须转成对氧化硅选择比更高的过刻蚀步骤以确保把残余的硅清除干净而不损伤到栅极氧化层。
Cl2，HBr，HCl是硅栅刻蚀的主要气体，Cl2和硅反应生成挥发性的SiCl4而HBr和硅反应生成的SiBr4同样具有挥发性。
为了避免伤及栅极氧化层，任何带F基的气体如CF4，SF6，NF3都不能在过刻蚀的步骤中使用。
2 硅和多晶硅刻蚀的结构
我们介绍一个Logic刻蚀的程式，刻蚀多晶硅的结构包括PR，SION，Poly，Oxide。
多晶硅的线宽要求非常小。
如图1所示。
在MOS器件中，掺杂的LPCVD多晶硅是用做栅极的导电材料。
掺杂多晶硅线宽决定了有源器件的栅长，并会影响晶体管的性能。
因此，CD控制是很关键的。
多晶硅栅的刻蚀工艺必须对下层栅氧化层有高的选择比并具有非常好的均匀性和可重复性。
同时也要求高度的各向异性，因为多晶硅栅在源/漏的注入过程中起阻挡层的作用。
倾斜的侧壁会引起多晶硅栅结构下面部分的掺杂。
刻蚀多晶硅（硅）通常是一个三步工艺过程。
这使得在不同的刻蚀步骤中能对各向异性刻蚀和选择比进行优化。
这三个步骤是：
（1）第一步是预刻蚀，用于去除自然氧化层、硬的掩蔽层（如SiON）和表面污染物来获得均匀的刻蚀（这减少了刻蚀中作为微掩蔽层的污染物带来的表面缺陷）。
（2）接下来的是刻至终点的主刻蚀。
这一步用来刻蚀掉大部分的多晶硅膜，并不损伤栅氧化层和获得理想的各向异性的侧壁剖面。
（3）最后一步是过刻蚀，用于去除刻蚀残留物和剩余多晶硅，并保证对栅氧化层的高选择比。
这一步应避免在多晶硅周围的栅氧化层形成微槽。
3 硅和多晶硅刻蚀的实验
在MOS器件中，刻蚀多晶硅（硅）的第一步工艺过程（去除自然氧化层、硬的掩蔽层SiON）中，会出现刻蚀中作为微掩蔽层的污染物带来的表面缺陷。
致使多晶硅相连导电，造成器件不能工作，结果导致低的良品率。
我们需要在这预刻蚀的步骤中能对程序进行优化。
图2所示缺陷类型分析图。
3.1 扫描电镜和能谱分析
利用SEM环境扫描电子显微镜对原料的形貌进行观察及元素组成进行分析。
扫描电子分析结果见图3以及扫描电镜及能谱分析结果见图4所示：
图3 缺陷示意图
图4 扫描电镜及能谱分析结果
由图3缺陷示意图可知，晶片缺陷在硅片的边上，形成一堆的形状。
从图4扫描电镜及能谱分析结果表现为SiON已经刻蚀完毕，只剩下多晶硅没有被刻蚀。
3.2 刻蚀工艺所使用的仪器及型号
本章实验所用的仪器及型号是日本生产的TEL- Unity IIe型号
图5 仪器设备
3.3 刻蚀工艺的分析和优化
从机台本身的工艺参数去验证晶片缺陷的来源。
用一片单晶硅首先去测试晶片缺陷的数量，然后把它放进机器的腔室，用产品的程序只是通气体和压力运行，最后再去测试晶片缺陷的数量，用这次的数量减去上次的数量，得到的是机台的缺陷测试结果：
图6 晶片激光作用样品的电子电镜高分辨像
图6晶片激光作用样品的电子电镜高分辨像所示，测试结果和产品缺陷图是一致的，并且从EDX分析出有C，F，O的成分。
刻蚀残留物是刻蚀以后留在硅片表面不想要的材料。
它常常覆盖在腔体内壁
或被刻蚀图形的底部。
它的产生有多种原因，例如被刻蚀膜层中的污染物、选择了不合适的化学刻蚀剂、腔体中的污染物、膜层中不均匀的杂质分布。
刻蚀以后的残留物有不同的名称，包括长细线条、掩蔽物、冠状物和栅条。
长细线条是一些没有完全去除干净的细小的被刻蚀材料残留物，具有电活性，能在图形之间形成不希望的短路。
聚合物的形成有时是有意的，是为了在刻蚀图形的侧壁上的形成抗腐蚀膜从而防止横向刻蚀，这样做能形成高的各向异性图形，因为聚合物能阻挡对侧壁的刻蚀，增强刻蚀的方向性，从而实现对图形关键尺寸的良好控制。
这些聚合物是在刻蚀过程中由光刻胶中的碳转化而来并与刻蚀气体和刻蚀生成物结合在一起而形成的。
这些侧壁聚合物很复杂，包括刻蚀剂和反应的生成物。
聚合物链有很强的难以氧化和去除的碳氟键。
然而，这些聚合物又必须在刻蚀完成以后去除，否则器件的成品率和可靠性都会受到影响。
这些侧壁的清洗常常需要在等离子体清洗工艺中使用特殊的化学气体，或者有可能用强溶剂进行湿法清洗后再用去离子水进行清洗。
聚合物链有很强的难以氧化和去除的碳氟键，聚合物淀积在工艺腔中的内部部件，也被聚合物覆盖。
如图7所示，形成CFx的聚合物淀积在工艺腔中，这是对于CF4/CO/Ar/CH2F2气体反应形成的聚合物。
但对于刻蚀掩蔽层SiON的程序采用的是CF4/CHF4/O2气体，它产生的聚合物带有CxHFx，不容易覆盖在工艺腔体中，并且容易毁坏工艺腔体中的覆盖层，使聚合物从工艺腔体中落在晶片表面，形成晶体缺陷。
聚合物形成原理如图8。
图8 聚合物形成原理
3.4 试验结果与讨论
聚合物淀积的一个不希望的副作用是工艺腔中的内部部件也被聚合物覆盖。
刻蚀工艺腔需要定期的清洗来去除聚合物或替换掉不能清洗的部件。
所以我们研究改变工艺参数来减低聚合物淀积到晶片表面。
通常，标准的工艺顺序是首先晶片吸附，再衬底表面上提供能量比较高的离子，然后当工艺完成后，晶片进行去电荷。
这样的工艺顺序容易使工艺腔体中和其他部件上的聚合物在晶片吸附和去电荷的过程中掉在晶片上。
如图9标准的工艺过程顺序。
图9 标准的工艺过程顺序
根据图10改进的工艺过程顺序，通过优化的反应程序，在工艺吸附电荷和释放电荷的步骤一直给衬底表面上提供能量比较高的离子作用，使刻蚀工艺腔形成聚合物，从而减低聚合物淀积到晶片表面。
图11 所示为优化后的反应程序。
3.5 本章小结
3.5.1 对于刻蚀多晶硅（硅）的第一步工艺过程（去除自然氧化层、硬的掩蔽层SiON）中，会出现刻蚀中作为微掩蔽层的污染物带来的表面缺陷。
图10 改进的工艺过程顺序
图11 优化后的反应程序
3.5.2 通过机台参数的测试，发现机台端测试的结果与产品反应出来的缺陷是同样的，SEM和EDX实验结果均表明，造成缺陷的原因是由于腔体中有聚合体的残留。
3.5.3 刻蚀工艺腔需要定期的清洗来去除聚合物或替换掉不能清洗的部件，可以使残留物减低。
优化实验研究结果还表明，在同样腔体环境中，如果采用优化程序可以延长刻蚀工艺腔需要定期清洗的时间。