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1、集成电路工艺讲义2022/10/101第1页，此课件共24页哦目的：目的：把经过曝光把经过曝光,显影后的光刻显影后的光刻胶微图形中下层材料的裸露部分胶微图形中下层材料的裸露部分去掉去掉,即在下层材料上重现与光刻即在下层材料上重现与光刻胶相同的图形。胶相同的图形。2022/10/102第2页，此课件共24页哦2 VLSI对图形转移的要对图形转移的要求求v保真度保真度v选择比选择比v均匀性均匀性v清洁度清洁度2022/10/103第3页，此课件共24页哦dmdmdfdfdfdm保真度：保真度：A=|dfdm|/2h 1A 0 2022/10/104第4页，此课件共24页哦选择比选择比：如如SiO2
2、的刻蚀中的刻蚀中对光刻胶和硅的腐蚀速率很低对光刻胶和硅的腐蚀速率很低对对SiO2的腐蚀速率很很高的腐蚀速率很很高2022/10/105第5页，此课件共24页哦均匀性均匀性v平均厚度平均厚度h，厚度变化因子，厚度变化因子，1 0，最厚处，最厚处h*(1+),最薄处最薄处h*(1 )v平均刻蚀速率平均刻蚀速率V，速度变化因子，速度变化因子，1 0，最大速度，最大速度V*(1+),最小速度最小速度V*(1 )2022/10/106第6页，此课件共24页哦v刻蚀时间差刻蚀时间差TMTm=h*(1+)/V*(1-)h*(1 )/V*(1+)粗细线条兼顾，折中粗细线条兼顾，折中洁净度洁净度防止沾污防止沾污
3、2022/10/107第7页，此课件共24页哦3 刻蚀方法刻蚀方法v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2022/10/108第8页，此课件共24页哦v湿法刻蚀:操作简单,成本低廉,用时短v湿法干法结合v湿法去表层胶，干法去底胶2022/10/109第9页，此课件共24页哦一.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。2022/10/1010第10页，此课件共24页哦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
4、反应，腐蚀硅化物。1.多晶硅、氧化硅、氮化硅，采用CF4刻蚀两类物质的腐蚀：两类物质的腐蚀：2022/10/1011第11页，此课件共24页哦CF4 CF3+F*CF3 CF2+F*CF2 CF+F*Si+4F*SiF4SiO2+4F*SiF4 +O2Si3N4+4F*3SiF4 +2N22022/10/1012第12页，此课件共24页哦2.铝及其合金-氯基CCl4,CHCl33.难熔金属氯基或氟基TaSiX+nFTaF5+SiF4TaSiX+nClTaCl5+SiCl44.光刻胶O22022/10/1013第13页，此课件共24页哦二二.常用材料的腐蚀剂常用材料的腐蚀剂2022/10/101
5、4第14页，此课件共24页哦三三.影响刻蚀速度的条件影响刻蚀速度的条件v气体压力v气体流量v射频功率v温度v负载效应v腐蚀剂选择比2022/10/1015第15页，此课件共24页哦刻铝中的问题v铝表面的氧化铝难刻v中间产物AlCl4,BCl3淀积在表面，阻止刻蚀2022/10/1016第16页，此课件共24页哦四四.湿法腐蚀湿法腐蚀v湿湿法法的的刻刻蚀蚀原原理理：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
6、耳兹曼常数，T是温度。2022/10/1017第17页，此课件共24页哦去胶去胶v等离子去除胶底膜v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。2022/10/1018第18页，此课件共24页哦五五.等离子刻蚀设备等离子刻蚀设备v圆筒型v平板型2022/10/1019第19页，此课件共24页哦2022/10/1020第20页，此课件共24页哦反应离子刻蚀结构示意图(硅片接地)2022/10/1021第21页，此课件共24页哦反应离子刻蚀结构示意图2022/10/1022第22页，此课件共24页哦双向等离子刻蚀示意图2022/10/1023第23页，此课件共24页哦六.光刻技术的发展2022/10/1024第24页，此课件共24页哦