干法腐蚀工艺

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1、WuxiCSMC-HJCo.,Ltd.无锡华晶上华半导体有限公司By:王永刚2002-7-201WuxiCSMC-HJCo.,Ltd.无锡华晶上华半导体有限公司目录第零章前言第一章基本概念第二章干法腐蚀基本原理第三章常用材料的等离子体腐蚀原理与工艺第四章在线干法腐蚀设备结构/原理简介第五章干法腐蚀工艺中的终点检测第六章干法去胶第七章在线腐蚀工艺中常见异常及处理方法2WuxiCSMC-HJCo.,Ltd.无锡华晶上华半导体有限公司前言在集成电路制造工艺中，刻蚀技术与光刻技术统称为精细加工技术，所不同的是光刻

2、工艺仅仅是一种表面加工技术而刻蚀工艺则是光刻工艺的延伸和发展，晶片经过曝光、显影后，在光刻胶上显示出集成电路的图形，刻蚀即利用显影后的光刻胶图形作掩蔽，在SIO2、SI3N4、金属膜、多晶硅等不同类型的薄膜上刻蚀出与光刻胶图形相同的集成电路图形来，实现图形的转移。随着集成电路的集成度不断提高，加工线宽越来越小，人们在追求“微细化”的过程中，进行了大量的研究工作，其中之一是曝光技术，之二便是刻蚀技术。光刻胶上的图形能作多精细，是由曝光技术所决定的，而光刻胶下的图形能作多精细，则是由刻蚀技术所决定的。如果没有

3、超精细曝光技术，当然谈不上刻出精细图形；同样，有了超精细的曝光技术，如果没有超精细的刻蚀技术与之匹配，精细加工同样不能实现，因此说，刻蚀技术也是微细加工技术最核心的工艺之一。刻蚀方法从宏观上可分为湿法刻蚀和干法刻蚀两大类，各有其优缺点：1．湿法刻蚀技术采用化学试剂进行刻蚀工艺。优点：设备简单，刻蚀损伤小。缺点：刻蚀精度差，是各向同性刻蚀，在刻蚀过程中，不但向纵向刻蚀，而且还向侧向刻蚀。湿法刻蚀线宽一般在3um以上。2．干法刻蚀技术干法刻蚀主要指采用纯化学作用的等离子腐蚀及纯物理作用的离子腐蚀或具有物理、化

4、学作用的腐蚀方法，是利用气相刻蚀剂与被刻蚀的样品表面接触而实现的刻蚀技术。优点：刻蚀精度高，是各向异性刻蚀，可以同时刻蚀多层膜，可以实现自动化操作，自动终点控制腐蚀精确，避免使用化学试剂等。缺点：选择比差，设备昂贵，对光刻胶的要求较高。随着大规模集成电路的发展，早先所依靠的湿法腐蚀工艺的局限性愈加突出，湿法工艺不仅加工精度低，限制了器件尺寸向微细化发展，同时引起了化学试剂对器件的沾污、环境污染及废液处理等一系列问题，而干法技术因其刻蚀精度高已受到人们的日益重视和推广应用，从60年代后期干法技术最初应用于半

5、导体工艺至今，干法技术在LSI、VLSI中得到的应用越来越广泛，对于刻蚀精度可用保真度、选择比、均匀性来衡量。1.1保真度，就是要求把光刻胶的图形准确地转移到其下的薄膜上，而没有失真，也就是，希望只有纵向刻蚀而没有横向刻蚀。但实际上总有横向刻蚀，横向刻蚀量的大小，可用刻蚀因子来描述。刻蚀因子定义为：刻蚀深度V与横向刻蚀量X之比，即刻蚀因子F=V/X（如图1.1所示）图1.1刻蚀因子F越大，保真度越好。X1.2选择比，就是要resist求刻蚀剂只刻蚀所要SiO2V刻蚀的膜，而对其下的衬底，及其上的抗Si蚀剂

6、无刻蚀。实际上，在刻蚀薄膜的同时，对衬底和抗蚀剂也会有刻蚀的，只是刻蚀速率不同。选择比就是用来描写刻蚀速率之比。设对所要刻蚀的薄膜刻蚀速率为V，对衬底刻蚀速率为U，则选择比S=V，S越大，说明选择比越好。1.3刻蚀均匀性。现在超大规模集成电路采用的大圆片一般在4~12英寸，如果在硅大圆片上生长的薄膜厚度不均匀和各个部分刻蚀速率不均匀，都会导致刻蚀图形转移不均匀，造成有的地方刻蚀未U净，另一些地方却刻蚀过度。因此，要获得高质量的刻蚀，控制刻蚀的均匀性，也是十分重要的。3WuxiCSMC-HJCo.,Ltd.

7、无锡华晶上华半导体有限公司第一章基本概念1、Etch---腐蚀腐蚀就是通过一定的方法（化学药液，特气等）把光刻曝光显影后形成的图形转移到硅片上，从而形成管芯的各种结构和图形。2、腐蚀的对象1)Dielectric(oxide,nitride,etc.)2)Silicide(polysiliconandsilicide)3)Silicon(singlecrystalsilicon)4)Metal(AL.Cu.Si)3、E/R（EtchRate）---腐蚀速率腐蚀速率是指所定义的膜被去除的速率，单位通常用UM

8、/MIN，A/MIN来表示。4、E/RUniformity---腐蚀速率均匀性表示一个圆片中不同点腐蚀速率的差别（WITHINAWAFER）或两个以上圆片片与片之间的腐蚀速率差异（WAFERTOWAFER。）如：假定一个圆片片内测试了5个点，那就有5个速率值UNIFORMITY=（MAXETCHRATE—MINETCHRATE）/2/（AVERAGEETCHRATE）*100%5、SELECTIVITY---选择比是指两种不同