刻蚀

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§2 VLSI对图形转移的 要求
保真度 选择比 均匀性 清洁度
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dm
dm
dm
df
df
df
保真度：
A=|df－dm| / 2h
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1<A< 0
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选择比：如SiO2的刻蚀中
对光刻胶和硅的腐蚀速率很低 对SiO2的腐蚀速率很很高
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CF4 CF3+F* CF3 CF2+F* CF2 CF+F* Si+4F* SiF4 SiO2+4F* SiF4 +O2 Si3N4+4F* 3SiF4 +2N2
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2.铝及其合金----氯基 CCl4,CHCl3
3.难熔金属－－氯基或氟基 TaSiX+nF－－TaF5+SiF4 TaSiX+nCl－－TaCl5+SiCl4 4.光刻胶－－－O2
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5ຫໍສະໝຸດ Baidu
均匀性
平均厚度h，厚度变化因子， 1 ≤ ≤0，最厚处h*(1+ ),最薄处 h*(1－ ) 平均刻蚀速率V，速度变化因子， 1 ≤ ≤0，最大速度V*(1+ ),最小速 度V*(1－ )
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刻蚀时间差
TM－Tm=[ h*(1+ ) / V*(1- ) ] －[h*(1－ ) / V*(1+ )] 粗细线条兼顾，折中
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三.影响刻蚀速度的条件
气体压力 气体流量 射频功率 温度 负载效应 腐蚀剂选择比
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刻铝中的问题
铝表面的氧化铝难刻 中间产物AlCl4,BCl3淀积在 表面，阻止刻蚀
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四.湿法腐蚀
湿法的刻蚀原理： 湿法是接
触型腐蚀，以HF酸腐蚀SiO2为例： SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2O此反应的产物 是气态的 SiF4和水,其反应速率R可用 Arrhenius 方 程 描 述 ： R = R0exp(Ea/kT) ，其中 R0 是常数， Ea 是反应的 激活能， k 是玻耳兹曼常数， T 是温度。
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一.干法刻蚀原理
基本原理：腐蚀剂气体与被腐蚀样品 表面接触来实现腐蚀。
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两类物质的腐蚀：
反应腔加上射频电场，刻蚀气体放电产生 等离子体，等离子体处于激发态，有很 强的化学活性，撞击在硅片上，发生反 应，腐蚀硅化物。 1.多晶硅、氧化硅、氮化硅，采用CF4刻蚀
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二. 常用材料的腐蚀剂
待腐蚀材料 Si (单晶) Si（多晶） SiO2 Si3N4 Al Mo,W,Ta,Ti Cr,V Au,Pt WSi2, Mo Si2 光刻胶
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腐蚀剂 CF4, CF4+O2 CF4, C2F6+Cl2, CCl6+Cl2, CF4+H2, C3F8 CF4, CF4+O2,CF4+H2, BCl3+Cl2, CCl4+Cl2, CF4+O2 CF4+O2, Cl2+O2 C2 Cl2F4+O2, C2 Cl2F4 CF4+O2，SF6+O2 ，N F2 O2
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反 应 离 子 刻 蚀 结 构 示 意 图
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双 向 等 离 子 刻 蚀 示 意 图
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六.光刻技术的发展
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去胶
等离子去除胶底膜 紫外光分解去胶原理:光刻胶薄膜在 强紫外光照射下, 分解为可挥发性气 体（如CO2、H2O），被侧向空气带 走。
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五.等离子刻蚀设备
圆筒型 平板型
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( )
硅反 片应 接离 地子 刻 蚀 结 构 示 意 图
洁净度
防止沾污
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§3 刻蚀方法
干法刻蚀:横向腐蚀小,钻蚀小,
无化学废液,分辨率高,细线条 操作安全，简便；处理过程未引入污 染：易于实现自动化，表面损伤小
缺点:成本高,设备复杂
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湿法刻蚀:操作简单,成本低廉,
用时短
湿法干法结合
湿法去表层胶，干法去底胶
第七章 刻蚀工艺
基本概念
定义：用光刻方法制成的微图形， 只给出了电路的行貌，并不是真正 的器件结构。因此需将光刻胶上的 微图形转移到胶下面的各层材料上 去，这个工艺叫做刻蚀。
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• 目的：把经过曝光, 显影后的光 刻胶微图形中下层材料的裸露部 分去掉, 即在下层材料上重现与 光刻胶相同的图形。