微细加工--刻蚀课件.ppt
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1、微细加工-刻蚀去胶显影(第 1 次图形转移)选择曝光微细加工-刻蚀 1、适当的刻蚀速率 通常要求刻蚀速率为每分钟几十到几百纳米。 2、刻蚀的均匀性好(片内、片间、批次间) 刻蚀均匀性一般为 。大量硅片同时刻蚀时,刻蚀速率会减小,这称为刻蚀的 。 3、选择比大 选择比指对不同材料的刻蚀速率的比值。 4、钻蚀小 5、对硅片的损伤小 6、安全环保 5%微细加工-刻蚀 (undercut)现象 对刻蚀速率的各向异性的定量描述LV1RAR 式中,RL 和 RV 分别代表横向刻蚀速率和纵向刻蚀速率。 A = 1 表示理想的各向异性,无钻蚀;A = 0 表示各向同性,有严重的钻蚀。微细加工-刻蚀刻蚀技术湿法
2、干法化学刻蚀电解刻蚀离子铣刻蚀(物理作用)等离子体刻蚀(化学作用)反应离子刻蚀(物理化学作用) 与湿法化学刻蚀相比,干法刻蚀对温度不那么敏感,工艺重复性好;有一定的各向异性;等离子体中的颗粒比腐蚀液中的少得多;产生的化学废物也少得多。 微细加工-刻蚀 湿法刻蚀是一种纯粹的化学反应过程。 1、应用范围广,适用于几乎所有材料; 2、选择比大,易于光刻胶的掩蔽和刻蚀终点的控制; 3、操作简单,成本低,适宜于大批量加工。 1、为各向同性腐蚀,容易出现钻蚀; 2、由于液体存在表面张力,不适宜于腐蚀极细的线条; 3、化学反应时往往伴随放热与放气,导致腐蚀不均匀。微细加工-刻蚀 BHF:28 ml HF +
3、 170 ml H2O + 113 g NH4F Dash etch: 1 ml HF + 3 ml HNO3 + 10 ml CH3COOH Sirtl etch: 1 ml HF + 1 ml CrO3 ( 5 M 水溶液 ) Silver etch: 2 ml HF + 1 ml HNO3 + 2 ml AgNO3(0.65 M 水溶液),(用于检测外延层缺陷) Wright etch: 60 ml HF + 30 ml HNO3 + 60 ml CH3COOH + 60 ml H2O + 30 ml CrO3 ( 1g in 2 ml H2O ) + 2g (CuNO3)23H2O ,
4、(此腐蚀液可长期保存) 微细加工-刻蚀 HF H3PO4 ( 140oC 200oC ) 4 ml H3PO4 + 1ml HNO3 + 4 ml CH3COOH + 1ml H2O , (35 nm/ /min) 0.1M K2Br4O7 + 0.51 M KOH + 0.6 M K3Fe(CN)6 , (1 m/ /min ,腐蚀时不产生气泡) 王水:3 ml HCl + 1ml HNO3 ,(25 50 m/ /min) 4g KI +1g I + 40 ml H2O(0.5 1 m/ /min,不损伤光刻胶)微细加工-刻蚀等离子体刻蚀(化学作用)反应离子刻蚀(物理化学作用)离子铣刻蚀(
5、物理作用)微细加工-刻蚀 在低温等离子体中 ,除了含有电子和离子外,还含有大量处于 和 。正是利用游离基和中性原子团与被刻蚀材料之间的化学反应 ,来达到刻蚀的目的 。微细加工-刻蚀 刻蚀硅基材料时的刻蚀气体有 CF4、C2F6 和 SF6 等。其中最常用的是 CF4 。 CF4 本身并不会直接刻蚀硅。等离子体中的高能电子撞击CF4 分子使之裂解成 CF3 、CF2 、C 和 F ,这些都是具有极强化学反应性的原子团。 CF4 等离子体对 Si 和 SiO2 有很高的刻蚀选择比,室温下可高达 50,所以很适合刻蚀 SiO2 上的 Si 或多晶 Si 。 在 CF4 中掺入少量其它气体可改变刻蚀选
6、择比。掺入少量氧气可提高对 Si 的刻蚀速率 ;掺入少量氢气则可提高对 SiO2的刻蚀速率,从而适合刻蚀 Si 上的 SiO2。微细加工-刻蚀 这种反应器最早被用于去胶,采用的刻蚀气体是 O2 。后来又利用 F 基气体来刻蚀硅基材料 。屏蔽筒的作用是避免晶片与等离子体接触而产生损伤,同时可使刻蚀均匀。Vacuum pumpGas inRF electrodeRFgeneratorWafersQuartz boatWafersReaction chamber微细加工-刻蚀 射频频率:13.56 MHz 射频功率:300 600 W 工作气体: O2(去胶) F 基(刻蚀 Si、Poly-Si、S
7、i3N4 等) F 基 + H2(刻蚀 SiO2 等) 气压(真空度):0.1 10 Torr 分辨率:2 m 微细加工-刻蚀 1、为各向同性腐蚀,存在侧向钻蚀,分辨率不高; 3、均匀性差; 4、不适于刻蚀 SiO2 和 Al。 筒式等离子体刻蚀反应器的 2、负载效应大,刻蚀速率随刻蚀面积的增大而减小;微细加工-刻蚀 射频源阴极阳极气体 硅片放在阳极上。这种刻蚀以化学刻蚀为主,也有微弱的物理溅射刻蚀作用。离子的能量可以促进原子团与硅片之间的化学反应,提高刻蚀速率,同时使刻蚀具有一定的各向异性,使分辨率有所提高。微细加工-刻蚀 非挥发性的反应产物在侧壁的淀积也可实现一定程度的各向异性刻蚀。微细加
8、工-刻蚀 射频频率:13.56 MHz 工作气体:F 基、Cl 基(可加少量 He、Ar、H2、O2 等) 气压:10-2 1 Torr 分辨率:0.5 1 m微细加工-刻蚀 又称为 。 一次溅射:入射离子直接将晶格位置上的原子碰撞出来。 入射离子以高速撞击固体表面,当传递给固体原子的能量超过其结合能(几到几十电子伏特)时,固体原子就会脱离其晶格位置而被溅射出来。这是一种 。 二次溅射:被入射离子碰撞出来的晶格原子,若具有足够的能量时,可再将其它晶格原子碰撞出来。微细加工-刻蚀022121)(4EMMMME 令 ,可得 ,且 ,这时靶原子可获得最大能量,即 。所以为获得最好的溅射效果,应选择入
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