在半導體制造中有兩種基本的刻蝕工藝:干法刻蝕和濕法腐蝕。干法刻蝕是把硅片表面曝露于氣態中產生的等離子體,等離子體通過光刻膠中開出的窗口,與硅片發生物理或化學反應(或這兩種反應),從而去掉曝露的表面材料。干法刻蝕是亞微米尺寸下刻蝕器件的最重要方法。而在濕法腐蝕中,液體化學試劑(如酸、堿和溶劑等)以化學方式去除硅片表面的材料。濕法腐蝕一般只是用在尺寸較大的情況下(大于3微米)。濕法腐蝕仍然用來腐蝕硅片上某些層或用來去除干法刻蝕后的殘留物。
干法刻蝕也可以根據被刻蝕的材料類型來分類。按材料來分,刻蝕主要分成三種:金屬刻蝕、介質刻蝕、和硅刻蝕。介質刻蝕是用于介質材料的刻蝕,如二氧化硅。接觸孔和通孔結構的制作需要刻蝕介質,從而在ILD中刻蝕出窗口,而具有高深寬比(窗口的深與寬的比值)的窗口刻蝕具有一定的挑戰性。硅刻蝕(包括多晶硅)應用于需要去除硅的場合,如刻蝕多晶硅晶體管柵和硅槽電容。金屬刻蝕主要是在金屬層上去掉鋁合金復合層,制作出互連線。
刻蝕也可以分成有圖形刻蝕和無圖形刻蝕。有圖形刻蝕采用掩蔽層(有圖形的光刻膠)來定義要刻蝕掉的表面材料區域,只有硅片上被選擇的這一部分在刻蝕過程中刻掉。有圖形刻蝕可用來在硅片上制作多種不同的特征圖形,包括柵、金屬互連線、通孔、接觸孔和溝槽。無圖形刻蝕、反刻或剝離是在整個硅片沒有掩模的情況下進行的,這種刻蝕工藝用于剝離掩模層(如STI氮化硅剝離和用于制備晶體管注入側墻的硅化物工藝后鈦的剝離)。
反刻是在想要把某一層膜的總的厚度減小時采用的(如當平坦化硅片表面時需要減小形貌特征)。光刻膠是另一個剝離的例子。總的來說,有圖形刻蝕和無圖形刻蝕工藝條件能夠采用干法刻蝕或濕法腐蝕技術來實現。為了復制硅片表面材料上的掩膜圖形,刻蝕必須滿足一些特殊的要求。
包括幾方面刻蝕參數:刻蝕速率、刻蝕剖面、刻蝕偏差、選擇比、均勻性、殘留物、聚合物、等離子體誘導損傷、顆粒玷污和缺陷等。刻蝕是用化學或物理方法有選擇的從硅片表面去除不需要的材料的過程。刻蝕的基本目標是在涂膠的硅片上正確的復制掩模圖形。有圖形的光刻膠層在刻蝕中不受腐蝕源顯著的侵蝕。這層掩蔽膜用來在刻蝕中保護硅片上特殊區域而選擇性的刻蝕掉未被光刻膠保護的區域如圖一。
在通常的CMOS工藝流程中刻蝕都是在光刻工藝之后進行的如圖二。從這一點來說,刻蝕可以看成在硅片上復制所想要的圖形的最后主要圖形轉移工藝步驟[1]。
圖一:刻蝕在CMOS技術中的應用
圖二:通常的CMOS工藝流程
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原文標題:刻蝕工藝中的干法刻蝕和濕法腐蝕
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