ICP刻蚀简析解析课件.ppt

1、ICP刻蚀简析1刻蚀简介2ICP刻蚀原理3ICP刻蚀及检测通过物理和通过物理和/或化学方法将下层材料中没有被上层或化学方法将下层材料中没有被上层掩蔽膜材料掩蔽的部分去掉，从而在下层材料上掩蔽膜材料掩蔽的部分去掉，从而在下层材料上获得与掩蔽膜图形完全对应的图形。获得与掩蔽膜图形完全对应的图形。光刻1湿法刻蚀湿法刻蚀即利用特定的溶液与薄膜间所进行的化学即利用特定的溶液与薄膜间所进行的化学反应来去除薄膜未被光刻胶掩膜覆盖的部分，而达反应来去除薄膜未被光刻胶掩膜覆盖的部分，而达到刻蚀的目的。到刻蚀的目的。Wet Etching Characteristics Advantages:Simple equ

2、ipment High throughput High selectivity Disadvantages:Isotropic etching leads to undercutting Chemical costs are high Disposal cost are high干法刻蚀干法刻蚀是利用射频电源使反应气体生成反应活性是利用射频电源使反应气体生成反应活性高的离子和电子，对硅片进行物理轰击及化学反应高的离子和电子，对硅片进行物理轰击及化学反应，以选择性的去除我们需要去除的区域。被刻蚀的，以选择性的去除我们需要去除的区域。被刻蚀的物质变成挥发性的气体，经抽气系统抽离，最后按物质变成挥发

3、性的气体，经抽气系统抽离，最后按照设计图形要求刻蚀出我们需要实现的深度照设计图形要求刻蚀出我们需要实现的深度 Dry Etching Characteristics Advantages:Anisotropic etch profile is possible Chemical consumption is small Disposal of reaction products less costly Suitable for automation,single wafer,cassette to cassette Disadvantages:Complex equipment,RF,gas

4、metering,vacuum,instrumentation Selectivity can be poor Residues left on wafer刻蚀速率刻蚀速率 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速率由工艺和设备变量决定，如被刻蚀材料类型，刻蚀机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的结构配置，使用的刻蚀气体和工艺参数设置选择比选择比 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 的刻的刻蚀速率的比。蚀速率的比。选

5、择比差：选择比差：1 1选择比好：选择比好：10-1000均匀性均匀性 衡量刻蚀工艺在整个晶片上，或整个一批，或批与批衡量刻蚀工艺在整个晶片上，或整个一批，或批与批 之间刻蚀能力之间刻蚀能力的参数。的参数。U(%)=(Emax Emin)/(Emax+Emin)刻蚀剖面刻蚀剖面 被刻蚀图形的侧壁形状被刻蚀图形的侧壁形状各向异性各向异性：刻蚀只在垂直：刻蚀只在垂直于晶片表面的方向进行于晶片表面的方向进行各项同性各项同性：在所有方向上以：在所有方向上以相同的刻蚀速率进行刻蚀相同的刻蚀速率进行刻蚀电控柜真空室插板阀开关射频电源2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 制的13.

6、56MHz射频电源一套连接缠绕在腔室外的螺线 圈，使线圈产生感应耦合的电 场，在电场作用下，刻蚀气体 辉光放电产生高密度等离子体。功率的大小直接影响等离子体 的电离率，从而影响等离子体 的密度。第二套射频电源连接在腔室内 下方的电极上，样品放在此台 上进行刻蚀。Etchants and etch productsSolidEtch gasEtch productSi,SiO2,Si3N4PSG,and BPSGCF4,SF6,and NF3SiF4SiCl2 and CCl2F2SiCl2 and SiCl4AlBCl3,CCl4,Cl2Al2Cl6 and AlCl3Organic soli

7、dsPhotoresists,etc.O2O2+CF4CO,CO2,H2OCO,CO2,HFRefractory metals(W,Ta,Ti,Mo,etc.)CF4WF6.GaAs,InPCl2 and CCl2F2GaCl3,AsCl5,.3BOSCH ICP The Bosch process uses two chemistries,one to generate polymers and the other to etch silicon.The etch machine switches between the two every few seconds to ensure tha

8、t the sidewalls are covered with polymer allowing fast,deep trench etching.产生聚合物和硅刻蚀交替进行；产生聚合物和硅刻蚀交替进行；快速切换；快速切换；Deep dry etching有意形成聚合物（侧壁钝化），目的是在侧壁上形成抗腐蚀膜，从而防治横向刻蚀，形成高的各项异性刻蚀。刻蚀相关参数 1）、工作压力的选择：对于不同的要求，工作压力的选择很重要，压力取决于通气 量和泵的抽速，合理的压力设定值可以增加对反应速率的控制、增加反应气体 的有效利用率等。2）、RF功率的选择：RF功率的选择可以决定刻蚀过程中物理轰击所占的比

9、重，对 于刻蚀速率和选择比起到关键作用。RF功率、反应气体的选择和气体通入的方 式可以控制刻蚀过程为同步刻蚀亦或是BOSCH工艺。3）、ICP功率：ICP功率对于气体离化率起到关键作用，保证反应气体的充分利用。在气体流量一定的情况下，随着ICP功率的增加气体离化率也相应增加，可增加 到一定程度时，离化率趋向于饱和，此时再增加ICP功率就会造成浪费。4）、反应气体的选择和配比。刻蚀注意事项刻蚀注意事项u 刻蚀前的准备要点操作者必须仔细认真阅读操作说明，并明确每个部件在刻蚀系统中的作用检查水、电、气是否接好，并打开电源，冷却循环水，及压缩空气u 若工作室处于真空，须先放气然后再放入刻蚀样品。进入真空室系统的样品，要求外部干净，尤其防止将水和液体带入系统，放好样品后，即可开始抽真空。刻蚀过程中密切关注系统运行状况，记录实验数据。