干法刻蚀PPT课件

PE mode（Plasma Etching mode等离子刻 蚀模式 ）
• 化学性蚀刻 • 射频电源接在上电极,基板位于
下电极上
• 在蚀刻中利用自由基与基板的 的化学反应进行蚀刻，是等向 性蚀刻
• 低蚀刻速率 • 低均一性 • 对面板造成的损害很少
RF(13.56MHz) F* F* plasma F*
电浆中的碰撞
电浆中有两类碰 1.弹性碰撞 2.非弹性碰撞 弹性碰撞: 无能量交换，较常发生，但对蚀刻影响不大 非弹性碰撞: 能量交换，对蚀刻影响很大 主要反应方式有：
离子化碰撞 分解碰撞 激发松弛碰撞
二、干蚀刻的原理
离子化碰撞
当电子与一个原子或分子相碰撞时，它会将部分能量传递给受到原子核或 分子核束缚的轨道电子上。如果该电子获得的能量足以脱离核子的束缚， 它就会变成自由电子，此过程称为粒子碰撞游离。 e- +A→A++2e-
显影(Developer)
一、干蚀刻的定义
干蚀刻的定义：
蚀刻，就是通过“电浆（Plasma）蚀刻”即干蚀刻或“湿式化学蚀刻” 将显影后没有被光阻覆盖的薄膜去除，做出需要的线路图案； 干蚀刻，即将特定气体置于低压状态下施以电压，将其激发成电浆，对 特定膜层加以化学性蚀刻或离子轰击，达到去除膜层的一种蚀刻方式； 简单的说，干蚀刻：去掉不想要的薄膜，留下想要的。
轰击 电
FF C
子
F
F
F C
F
e +
e ＋ CF4 →CF3* ＋ F * ＋e
二、干蚀刻的原理
激发松弛碰撞
激发：碰撞传递足够多的能量而使轨道电子跃迁到能量更高的轨道的过程。 e- +A → A＊+e-
激发状态不稳定且短暂，在激发轨道的电子会迅速掉到最低的能级或基态，此 过程称为松弛。激发的原子或分子会迅速松弛到原来的基态，并以光子的形式 把它从电子碰撞中得到的能量释放出来。
干蚀刻一般用于 非金属膜的蚀刻
二、干蚀刻的原理
什么是电浆？
加热
固体
加热
加电
液体
气体
电浆
正离子 电子
自由基 分子
电浆是除固、液、气外，物质存在的第四态。
它主要由电子、正离子、分子、自由基等组成，但其中正负电荷总数却处处 相等，对外显示电中性。这种状态的气体被称为电浆（Plasma）。
二、干蚀刻的原理
干蚀刻是以自由基为主，还是以正离子为主。是根据使用的不同分为2种： 物理性蚀刻 化学性蚀刻
二、干蚀刻的原理
干蚀刻的方式
物理性蚀刻
化学性蚀刻
Plasma
Plasma
物理性蚀刻：是电浆中的正离子在电场的作用下加速。垂直轰击薄膜表面， 是非等向性的蚀刻（电场方向蚀刻速率较大）。
化学性蚀刻：是电浆中的自由基与薄膜发生化学反应，是等向性的蚀刻 （各方向蚀刻速率一致）。
干蚀刻简介
目录
一、干蚀刻的定义 二、干蚀刻的原理 三、干蚀刻的模式 四、干蚀刻设备结构 五、干蚀刻制程腔的构造
清洗 镀膜(PVD、CVD)
一、干蚀刻的定义
镀 下 一 层 膜
去光阻
去光阻液 (Stripper)
酸 气体
蚀刻 (Dry、Wet)
光罩
显影液
上光阻(Coater)
曝光(Exposure)
Source power (13.56MHz)
• 非等向性蝕刻
• 高蚀刻速率
ECCP mode
• 下部的bias电极吸引ion轰击基板，进行蚀刻， 能达到高密度的plasma及高蚀刻率
• 非等向性蚀刻
• 一般会产生particle
Source power(13.56MHz)
pSlFas5m+ aF*
Process gas
Bias power(3.2MHz) ICP mode
三、干蚀刻的模式
离子化碰撞非常重要，它产生并维持电浆
电子
轰击
原子
新电离电子
Cl +e
Cl ¯ ＋ 2e
分解碰撞
二、干蚀刻的原理
当电子和分子碰撞时，如果因撞击而传递到分子的能量比分子的键合能量 更高时，那就能打破化学键并且产生自由基。
e- +AB → A +B +e-
自由基是至少带有一个不成对电子的一种分子碎片，因此并不稳定。自由 基在化学上是非常活泼的，因为它们有一种很强的倾向去抢夺其他原子或 分子的电子以形成稳定的分子。
RF(13.56MHz) RIE mode
三、干蚀刻的模式
ICP mode（Inductively Coupled Plasma 感应耦合 等离子体）
• 物理性蚀刻+化学性蚀刻
• 上部是线圈状的诱导电极，下部是Bias电源
• 在线圈状电极的磁场作用下，plasma中的电 子和离子会做水平方向的螺旋运动，因此电 离率比其他的type高2倍
干蚀刻的工作原理
二、干蚀刻的原理
制程气体
射频电源
电浆
光阻
光阻
光阻
源自文库
非金属薄膜
基板
反应气体在高频电场作用下产生电浆（Plasma）。 电浆与基板发生作用将没有被光刻胶掩蔽的非金属薄膜蚀刻掉。
三、干蚀刻的模式
干蚀刻模式
PE mode
RIE mode
ICP mode
ECCP mode
三、干蚀刻的模式
PE mode
三、干蚀刻的模式
RIE mode (Reactive Ion Etching mode反应离子 刻蚀模式 )
• 物理性蚀刻+化学性蚀刻 • RF接到放置基板的下电极 • 带正电的粒子在电场的作用
下加速，垂直对基板进行粒 子轰击，促进自由基的化学 反应
• 非等向性蚀刻
SF5+ F* plasma
A＊→ A + hν
激发
松弛
hν 电子
二、干蚀刻的原理
干蚀刻的方式
干蚀刻中起作用的主要是自由基和正离子。自由基化学性质很活泼，很容 易和膜表面分子发生反应，可达到膜层去除的作用。反应生成物作为废气 被排出。
带正电的离子在电场的作用下几乎垂直撞向基板，轰击膜层表面的分子键 合，促进自由基的化学反应，并使表面产生的反应物脱落。
ECCP mode (Enhanced Capacitive coupled Plasma增强电 容耦合等离子体)
• 物理性蚀刻+化学性蚀刻
• 在下电极接有两个电源 • 其中Source Power（源功率）主要用
来解离气体以产生plasma
SF5+ F* plasma
• Bias Power（偏置电源）主要用来调 节plasma的状态 ，以加强離子的轰击 效应所以Plasma的密度虽不是很高， 但依然能达到较高的蚀刻速率。