一文读懂干法刻蚀ICP

2022-05-20 17:30 大彬
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        半导体的产业链我们都熟悉,三大环节分别是:芯片设计——晶圆制造——封装测试,而晶圆制造环节中,比较关键的一部就是光刻之后的刻蚀。今天我们就来了解下刻蚀的原理及其相关的设备构造。


       首先我们先来看看干法刻蚀原理:

       反应离子刻蚀(RIE)是将电磁能量(RF射频)施加到特气中。等离子会释放带正电的离子来撞击晶圆以去除刻蚀材料,并和活性的自由基产生化学反应,与刻蚀的材料反应形成挥发性或非挥发性的残留物。反应离子刻蚀(RIE)的目标是在物理刻蚀和化学刻蚀之间达到最佳的平衡,使物理刻蚀的强度足以去除必要的材料,同时适当的化学反应能形成易于排出的挥发性残留物或在剩余物上形成保护性沉积(选择比和形貌控制),选择RIE通过增加离子的密度而不增加离子的能量的方式,改进了处理过程。整个的刻蚀过程可以用下图1表述。

刻蚀过程.png


                                                                                             图1

        ICP设备相对于RIE多一个ICP的电源,可以实现通过RF射频控制等离子的密度,ICP电源控制等离子的能量实现更好的形貌控制。相关对比如图2

图2

        整套干法刻蚀系统的构成(真空排气系统、RF射频系统、温控系统、工艺气体系统、传输系统五大部分)

刻蚀系统.png


                                                                                         图3

最后决定干法刻蚀的影响因素:

1653039669(1).jpg


                                                                                        图4

1、刻蚀率:单位时间内刻蚀膜层的速度。Å/min

2、均一性:刻蚀的重要指标,是体现刻蚀过程,刻蚀量与刻蚀完成后剩余量的差异性。

3、选择比:是不同膜层在同一条件下刻蚀速度的比值,随着刻蚀膜层越来越复杂,选择比的确定也变得越来越重要。

4、形貌:指刻蚀后的断面,一般40°-70°。

5、H/V:一般指针对PR胶刻蚀过程中,水平与竖直方向上刻蚀量的比值。

6、CD Bias:刻蚀前后水平方向上线宽的比值。