刻蚀工艺及设备

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1、IBE图片刻蚀工艺与设备培训王瑗纳米加工平台2009.511刻蚀的基本原理2IBE刻蚀原理及设备3RIE刻蚀原理及设备4ICP刻蚀原理及设备5工艺过程、检测及仪器21刻蚀的基本原理刻蚀用物理的、化学的或同时使用化学和物理的方法，有选择地把没有被抗蚀剂掩蔽的那一部分材料去除，从而得到和抗蚀剂完全一致的图形31刻蚀的基本原理干法刻蚀过程示意离子轰击掩膜衬底41刻蚀的基本原理刻蚀种类:①干法刻蚀利用等离子体将不要的材料去除（亚微米尺寸下刻蚀器件的最主要方法）②湿法刻蚀利用腐蚀性液体将不要的材料去除干法刻蚀工艺特点：①

2、好的侧壁剖面控制，即各向异性②良好的刻蚀选择性;合适的刻蚀速率；好的片内均匀性③工艺稳定性好，适用于工业生产51刻蚀的基本原理刻蚀参数刻蚀速率习惯上把单位时间内去除材料的厚度定义为刻蚀速率刻蚀前刻蚀后刻蚀速率=刻蚀速率由工艺和设备变量决定，如被刻蚀材料类型，刻蚀机的结构配置，使用的刻蚀气体和工艺参数设置61刻蚀的基本原理刻蚀参数选择比同一刻蚀条件下，被刻蚀材料的刻蚀速率与另一种材料的刻蚀速率的比。均匀性衡量刻蚀工艺在整个晶片上，或整个一批，或批与批之间刻蚀能力的参数NU(%)=(Emax-Emin)/2Eave

3、71刻蚀的基本原理刻蚀剖面被刻蚀图形的侧壁形状各向异性：刻蚀只在垂直于晶各向同性：在所有方片表面的方向进行向上以相同的刻蚀速率进行刻蚀82IBE刻蚀原理及设备离子束刻蚀（IBE)原理•离子束刻蚀是利用具有一定能量的离子轰击材料表面，使材料原子发生溅射，从而达到刻蚀目的把Ar、Kr或Xe之类惰性气体充入离子源放电室并使其电离形成等离子体，然后由栅极将离子呈束状引出并加速，具有一定能量的离子束进入工作室，射向固体表面撞击固体表面原子，使材料原子发生溅射，达到刻蚀目的，属纯物理过程。92IBE刻蚀原理及设备离子源构成

4、及工作原理102IBE刻蚀原理及设备IBE刻蚀特点V方向性好，各向异性，无钻蚀，陡直度高V分辨率高，可小于0.01μmV不受刻蚀材料限制（金属or化合物，无机物or有机物，绝缘体or半导体均可）V刻蚀过程中可改变离子束入射角θ来控制图形轮廓离子束刻蚀速率影响因素A.被刻蚀材料种类B.离子能量C.离子束流密度D.离子束入射角度112IBE刻蚀原理及设备IBE-A150设备离子源电控柜真空室分子泵冷却水122IBE刻蚀原理及设备IBE相关刻蚀数据离子能量：350eV材料刻蚀速率材料刻蚀速率材料刻蚀速率nm/minn

5、m/minnm/minNi17-18Ti7-8GaN34-36SiO217-18Al15-16Au55Ge33-34TiN5-6ITO32-34Si17-18GaAs35-40AZ胶18离子能量：300eV材料刻蚀速率材料刻蚀速率材料刻蚀速率nm/minnm/minnm/minPMMA21AZ胶10Au35-37Si14-15Ni-Cr合金10-12132IBE刻蚀原理及设备GlassSiNi142IBE刻蚀原理及设备IBE操作注意事项•启动离子源之前，必须确保离子源室和工件台通入冷却水•如果刻蚀工艺采用离子束

6、入射角度≥30度时，在刻蚀时间到达预定值10s前，必须将工件台转回水平位置•为更好的传递热量，放片时需在片子背面涂硅脂放片、取片过程中应尽量避免油脂玷污片子图形表面•取片后用异丙醇擦去工件台上硅脂•抽真空次序不能错，开主阀前要确认真空度达到-1级153RIE刻蚀原理及设备反应离子刻蚀（RIE）刻蚀原理一种采用化学反应和物理离子轰击去除晶片表面材料的技术•刻蚀速率高、可控•各向异性，形貌可控•选择比高163RIE刻蚀原理及设备排放分离解吸扩散等离子体工艺反应表面扩散173RIE刻蚀原理及设备183RIE刻蚀原理及

7、设备TEGALPLASMAETCHER,MODEL903e适用于150mm单片晶片上的SiO2和Si3N4的刻蚀；刻蚀温度能控制在20－35度之间主机显示器射频源193RIE刻蚀原理及设备12SiO2刻蚀Si3N4刻蚀光刻胶掩膜Profirle85-90°光刻胶掩膜Profile85-90°刻蚀均匀性<+/-5%刻蚀均匀性<+/-5%典型刻蚀速率：典型刻蚀速率：PSG6000Å/minSi3N44000Å/min热氧化SiO24000Å/minPSG6000Å/min选择比：选择比：SiO2:PR>5:1Si3

8、N4:PR>3:1SiO2:silicon/polysilicon>=10:1Si3N4:aluminum>100:1203RIE刻蚀原理及设备RIE操作注意事项•初始设置为6寸片刻蚀，必须放在两侧片架里，左侧进片，右侧出片•每次程序运行前要将两边片架重新手动定位•射频源功率不宜设置过高，小于500W214ICP刻蚀原理及设备电感耦合等离子体（ICP）刻蚀原理包括两套通过自动匹配网络控