微细加工与MEMS技术张庆中11刻蚀

《微细加工与MEMS技术张庆中11刻蚀》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第11章刻蚀去胶显影（第1次图形转移）刻蚀（第2次图形转移）选择曝光对刻蚀的要求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。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式中，RL和RV分别代表横向刻蚀速率和纵向刻蚀速率。A=1表示理想的各向异性，无钻蚀；A=0表示各向同性，有严重的钻蚀。刻蚀技术湿法干法化学刻蚀电解刻蚀离子铣刻蚀

2、（物理作用）等离子体刻蚀（化学作用）反应离子刻蚀（物理化学作用）刻蚀技术的种类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。11.1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、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、SiO2腐蚀液BHF

3、：28mlHF+170mlH2O+113gNH4F2、Si腐蚀液Dashetch:1mlHF+3mlHNO3+10mlCH3COOHSirtletch:1mlHF+1mlCrO3(5M水溶液)Silveretch:2mlHF+1mlHNO3+2mlAgNO3（0.65M水溶液），（用于检测外延层缺陷）Wrightetch:60mlHF+30mlHNO3+60mlCH3COOH+60mlH2O+30mlCrO3(1gin2mlH2O)+2g(CuNO3)23H2O，（此腐蚀液可长期保存）3、Si3N4腐蚀液HFH3PO4(140oC~200oC)4、Al腐蚀液4ml

4、H3PO4+1mlHNO3+4mlCH3COOH+1mlH2O，（35nm/min）0.1MK2Br4O7+0.51MKOH+0.6MK3Fe(CN)6，（1m/min，腐蚀时不产生气泡）5、Au腐蚀液王水：3mlHCl+1mlHNO3，（25~50m/min）4gKI+1gI+40mlH2O（0.5~1m/min，不损伤光刻胶）11.3干法刻蚀基本分类等离子体刻蚀（化学作用）反应离子刻蚀（物理化学作用）离子铣刻蚀（物理作用）11.4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

5、。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CF4、C2F6和SF6等。其中最常用的是CF4。CF4本身并不会直接刻蚀硅。等离子体中的高能电子撞击CF4分子使之裂解成CF3、CF2、C和F，这些都是具有极强化学反应性的原子团。CF4等离子体对Si和SiO2有很高的刻蚀选择比，室温下可高达50，所以很适合刻蚀SiO2上的Si或多晶Si。在CF4中掺入少量其它气体可改变刻蚀选择比。掺入少量氧气可提高对Si的刻蚀速率；掺入少量

6、氢气则可提高对SiO2的刻蚀速率，从而适合刻蚀Si上的SiO2。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O2。后来又利用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。VacuumpumpGasinRFelectrodeRFgeneratorWafersQuartzboatWafersReactionchamber典型工艺条件射频频率：13.56MHz射频功率：300~600W工作气体：O2（去胶）F基（刻蚀Si、Poly-Si、Si3N4等）F基+H2（刻蚀SiO2等）气压（真空度

7、）：0.1~10Torr分辨率：2m1、为各向同性腐蚀，存在侧向钻蚀，分辨率不高；3、均匀性差；4、不适于刻蚀SiO2和Al。筒式等离子体刻蚀反应器的缺点2、负载效应大，刻蚀速率随刻蚀面积的增大而减小；2、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度的各向异性刻蚀。典型工艺条件射频频率：13.56MHz工作气体：F基、Cl基（可加少量He、Ar、H2、O2等

8、）气压：1