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等離子體刻蝕技術(shù)

等離子體刻蝕技術(shù)是去除器件表面物質(zhì)的一種重要工藝技術(shù)?,F(xiàn)在最常用的刻蝕技術(shù)是干式刻蝕法,它利用等離子體轟擊半導(dǎo)體器件表面產(chǎn)生可揮發(fā)氣體進(jìn)行刻蝕,包括濺射、純化學(xué)刻蝕、離子能量驅(qū)動(dòng)刻蝕和離子-阻擋層復(fù)合作用刻蝕這四種方法,如圖1.1所示。與前期的濕式刻蝕法相比,它的優(yōu)點(diǎn)在于:刻蝕速率高,不會(huì)使器件受到腐蝕,具有很好的各向異性刻蝕。因此,被廣泛應(yīng)用于亞微米尺寸下器件的刻蝕。

濺射是指載能離子轟擊材料表面,材料表面的原子會(huì)被濺射出來,而載能離子是由等離子體能提供的。在濺射刻蝕過程中,濺射是各向異性的過程,濺射的產(chǎn)率對(duì)離子的入射角非常敏感,而且濺射出的原子的平均自由程必須足夠長,以防止它們在材料表面重新沉積。


四種基本的等離子體刻蝕工藝過程
圖1.1 四種基本的等離子體刻蝕工藝過程
等離子體化學(xué)刻蝕原理:

純化學(xué)刻蝕是指在該過程中等離子體只提供氣相的刻蝕原子或分子,它們與材料表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成可揮發(fā)產(chǎn)物。例如:
Si(s)+4F→SiF4(g)
光刻膠+O2(g)→CO2(g)+H2O(g)
純化學(xué)刻蝕幾乎是各向同性刻蝕,其刻蝕速率主要由能形成刻蝕產(chǎn)物的一組復(fù)雜反應(yīng)中的某一個(gè)反應(yīng)決定。

離子能量驅(qū)動(dòng)刻蝕是指等離子體即可提供刻蝕粒子還可提供載能離子,是濺射和純化學(xué)刻蝕的綜合,其刻蝕速率由載能離子的轟擊能量決定。

離子-阻擋層復(fù)合作用刻蝕是在刻蝕過程中等離子體能提供刻蝕粒子和載能離子,還需要提供能形成阻擋層的分子,該分子可以沉積在材料表面形成保護(hù)膜。

光刻膠(PhotoResist)根據(jù)其化學(xué)反應(yīng)機(jī)理和顯影原理分為正光刻膠和負(fù)光刻膠。正光刻膠在曝光前后,其增感劑由溶解抑制劑變成能溶解增強(qiáng)劑,而負(fù)光刻膠剛好相反。因此在半導(dǎo)體光刻的步驟中,利用這種性能將光刻膠作涂層,經(jīng)過曝光部分的正光刻膠會(huì)溶解,在基底表面刻蝕得到所需的圖像。光刻膠掩膜材料主要由碳、氫組成的長鏈有機(jī)聚合物形成的,可以用氧氣等離子體各向同性地從晶圓上刻蝕光刻膠掩膜材料產(chǎn)生二氧化碳、一氧化碳等揮發(fā)性氣體。如圖1.2所示是光刻膠刻蝕技術(shù),經(jīng)過光刻后的薄膜會(huì)暴露在表面,需要用干式刻蝕方法即等離子體刻蝕基底表面的薄膜。影響光刻膠刻蝕速率的主要因素是活性氧原子的數(shù)量。
光刻膠刻蝕技術(shù)
圖1.2光刻膠刻蝕技術(shù)
 

等離子刻蝕原理視頻介紹:



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