微细加工11刻蚀

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1、第第1111章章刻刻蚀蚀选择曝光显影（第1次图形转移）刻蚀（第22次图形转移）去胶对刻蚀的要求1、适当的刻蚀速率通常要求刻蚀速率为每分钟几十到几百纳米。2、刻蚀的均匀性好（片内、片间、批次间）刻蚀均匀性一般为5%。大量或大面积硅片同时刻蚀时，刻蚀速率会减小，这称为刻蚀的负载效应。3、选择比大选择比指对不同材料的刻蚀速率的比值。4、钻蚀小5、对硅片的损伤小6、安全环保钻蚀（undercut）现象对刻蚀速率的各向异性的定量描述RLA1RV式中，R和R分别代表横向刻蚀速率和纵向刻蚀速率。LVA=1表示理想的各向异性，无钻蚀；A=0表示各向同性，有

2、严重的钻蚀。刻蚀技术的种类化学刻蚀湿法电解刻蚀刻蚀技术离子铣刻蚀（物理作用）干法等离子体刻蚀（化学作用）反应离子刻蚀（物理化学作用）与湿法化学刻蚀相比，干法刻蚀对温度不那么敏感，工艺重复性好；有一定的各向异性；等离子体中的颗粒比腐蚀液中的少得多；产生的化学废物也少得多。11.111.1湿法刻蚀湿法刻蚀湿法刻蚀是一种纯粹的化学反应过程。优点1、应用范围广，适用于几乎所有材料；2、选择比大，易于光刻胶的掩蔽和刻蚀终点的控制；3、操作简单，成本低，适宜于大批量加工。缺点1、为各向同性腐蚀，容易出现钻蚀；2、由于液体存在表面张力，不适宜于腐蚀极细的线条；

3、3、化学反应时往往伴随放热与放气，导致腐蚀不均匀。常用腐蚀液举例1、SiO22腐蚀液BHF：28mlHF+170mlHO+113gNHF242、SiSi腐蚀液Dashetch:1mlHF+3mlHNO+10mlCHCOOH33Sirtletch:1mlHF+1mlCrO(5M水溶液)3Silveretch:2mlHF+1mlHNO+2mlAgNO（0.65M33水溶液），（用于检测外延层缺陷）Wrightetch:60mlHF+30mlHNO+60mlCHCOOH+3360mlHO+30mlCrO(1gin2mlHO)+2g232(CuNO)3H

4、O，（此腐蚀液可长期保存）3223、Si33N44腐蚀液HFHPO(140oC~200oC)344、AlAl腐蚀液4mlHPO+1mlHNO+4mlCHCOOH+1mlHO，34332（35nm/min）0.1MKBrO+0.51MKOH+0.6MKFe(CN)，24736（1m/min，腐蚀时不产生气泡）5、AuAu腐蚀液王水：3mlHCl+1mlHNO，（25~50m/min）34gKI+1gI+40mlHO（0.5~1m/min，不损伤光刻胶）211.311.3干法刻蚀基本分类干法刻蚀基本分类等离子体刻蚀（化学作用）反应离子刻蚀（物理

5、化学作用）离子铣刻蚀（物理作用）11.411.4等离子体刻蚀等离子体刻蚀一、等离子体刻蚀机理在低温等离子体中，除了含有电子和离子外，还含有大量处于激发态的游离基和化学性质活泼的中性原子团。正是利用游离基和中性原子团与被刻蚀材料之间的化学反应，来达到刻蚀的目的。对硅基材料的基本刻蚀原理是用““硅--卤””键代替““硅--硅””键，从而产生挥发性的硅卤化合物。刻蚀硅基材料时的刻蚀气体有CF、CF和SF等。其中4266最常用的是CF。4CF本身并不会直接刻蚀硅。等离子体中的高能电子撞击4CF分子使之裂解成CF、CF、C和F，这些都是具有极强432化学反

6、应性的原子团。CF等离子体对Si和SiO有很高的刻蚀选择比，室温下可42高达50，所以很适合刻蚀SiO上的Si或多晶Si。2在CF中掺入少量其它气体可改变刻蚀选择比。掺入少量4氧气可提高对Si的刻蚀速率；掺入少量氢气则可提高对SiO2的刻蚀速率，从而适合刻蚀Si上的SiO。2二、等离子体刻蚀反应器1、圆筒式反应器这种反应器最早被用于去胶，采用的刻蚀气体是O。后来2又利用F基气体来刻蚀硅基材料。屏蔽筒的作用是避免晶片与等离子体接触而产生损伤，同时可使刻蚀均匀。GasinWafersWafersRFelectrodeReactionchamberRF

7、generatorQuartzboatVacuumpump典型工艺条件射频频率：13.56MHz射频功率：300~600W工作气体：O（去胶）2F基（刻蚀Si、Poly-Si、SiN等）34F基+H（刻蚀SiO等）22气压（真空度）：0.1~10Torr分辨率：2m筒式等离子体刻蚀反应器的缺点1、为各向同性腐蚀，存在侧向钻蚀，分辨率不高；2、负载效应大，刻蚀速率随刻蚀面积的增大而减小；3、均匀性差；4、不适于刻蚀SiO和Al。22、平板式反应器射频源阴极阳极气体硅片放在阳极上。这种刻蚀以化学刻蚀为主，也有微弱的物理溅射刻蚀作用。离子的能量可以促

8、进原子团与硅片之间的化学反应，提高刻蚀速率，同时使刻蚀具有一定的各向异性，使分辨率有所提高。非挥发性的反应产物在侧壁的淀积也可实现一定程