刻蚀设备中的特种气体应用

2022-05-25 17:35 大彬
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            特气分为很多种,今天我们主要来了解下,刻蚀设备中的特气分类及应用。

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        蚀刻是采用化学和物理方法有选择地从晶圆表面去除不需要的材料的过程。刻蚀在光刻工艺之后,其目的是正确地复制掩膜图形。刻蚀分为湿法蚀刻和干法蚀刻。湿法蚀刻是利用液态溶剂通过化学反应进行蚀刻。干法蚀刻利用低压放电产生的等离子体中的离子或游离基与材料发生化学反应,或通过轰击等物理作用而达到蚀刻的目的。干法蚀刻的优点是各向异性明显、特征尺寸控制良好、化学品使用和处理费用低、蚀刻速率高、均匀性好、良率高等。

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        随着微细化加工的深入发展,干法刻蚀已经参与到了各个关键工艺工序中。从器件隔离区、器件栅极、LDD侧壁保护、孔塞、接触孔与通孔、上下部配线的形成,再到金属钝化、光刻胶的剥离与底部损伤层的修复,均需要干法刻蚀。

        刻蚀气体可以分为:惰性系、腐蚀系、氧化系、碳氟系。根据功能有可以分为三类:第一类主要刻蚀反应气体,与刻蚀材料发生化学反应生成挥发性产物,如CL2\CF4\SF6等;第二类起抑制作用的气体,可以再侧壁形成阻挡层,实现高的各向异性蚀刻,如CHF3\BCL3\SICL4\CH4等;第三类是起到稀释类的气体,可以增强等离子体的稳定性、改善均匀性,或者增加离子的轰击作用(如AR),提高各向异性和选择比(如O2\H2),其它像HE\N2

        当然对于不同的材料实现不同的功能,就需要搭配不同的工艺配方气体,这里简单分析下刻蚀材料对应的刻蚀气体的选择:多晶硅栅极的刻蚀,腐蚀气体可以用Cl2SF6。单晶硅腐蚀气体可以选择CL2/SF6SiCL4/CL2

             硅片的蚀刻气体(特种气体)主要是氟基气体,包括四氟化碳、四氟化碳/氧气、六氟化硫、六氟乙烷/氧气、三氟化氮等。但由于其各向同性,选择性较差,因此改进后的蚀刻气体通常包括氯基(Cl2)和溴基(Br2HBr)气体。反应后的生成物包括四氟化硅、四氯硅烷和SiBr4。铝和金属复合层的蚀刻通常采用氯基气体,如CCl4Cl2BCl3等。产物主要包括AlCl3等。下面表格是部分薄膜材料对应的刻蚀气体,供参考。

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