对于被刻蚀材料和掩蔽层材料(例如光刻胶)的选择比SR可通过下式计算:SR=Ef/Er;其中,Ef为被刻蚀材料的刻蚀速率,Er为掩蔽层材料的刻蚀速率(如光刻胶);根据这个公式,选择比通常表示为一个比值,一个选择比差的工艺这一比值可能是1:1,意味着被刻蚀的材料与光刻胶掩蔽层被去除地一样快,而一个选择比高的工艺这一比值可能是100:1,说明被刻蚀材料的刻蚀速率为不要被刻蚀材料的(如光刻胶)刻蚀速率的100倍。广东省科学院半导体研究所。按材料来分,刻蚀主要分成三种:金属刻蚀、介质刻蚀、和硅刻蚀。贵州硅材料刻蚀加工
刻蚀是使用化学或者物理方法有选择地从硅片表面去除不需要材料的过程,常用的设备为刻蚀机等。通常的晶圆加工流程中,刻蚀工艺位于光刻工艺之后,有图形的光刻胶层在刻蚀中不会受到腐蚀源的明显侵蚀,从而完成图形转移的工艺步骤。为在硅片表面材料上复制掩膜图案,刻蚀需要满足一定的参数,主要有:刻蚀速率、刻蚀剖面、刻蚀偏差和选择比等。刻蚀速率指刻蚀过程中去除硅片表面材料的速度;刻蚀剖面指的是刻蚀图形的侧壁形状,通常分为各向同性和各向异性剖面;刻蚀偏差指的是线宽或关键尺寸间距的变化,通常由横向钻蚀引起;选择比指的是同一刻蚀条件下两种材料刻蚀速率比,高选择比意味着不需要的材料会被刻除。贵州硅材料刻蚀加工对于二氧化硅刻蚀,气体一般使用CF4和氧的混合剂。
等离子刻蚀的原理可以概括为以下几个步骤:1、在低压下,反应气体在射频功率的激发下,产生电离并形成等离子体,等离子体是由带电的电子和离子组成,反应腔体中的气体在电子的撞击下,除了转变成离子外,还能吸收能量并形成大量的活性基团(Radicals)2、活性反应基团和被刻蚀物质表面形成化学反应并形成挥发性的反应生成物3、反应生成物脱离被刻蚀物质表面,并被真空系统抽出腔体。在平行电极等离子体反应腔体中,被刻蚀物是被置于面积较小的电极上,在这种情况,一个直流偏压会在等离子体和该电极间形成,并使带正电的反应气体离子加速撞击被刻蚀物质表面,这种离子轰击可较大加快表面的化学反应,及反应生成物的脱附,从而导致比较高的刻蚀速率,正是由于离子轰击的存在才使得各向异性刻蚀得以实现。
等离子体刻蚀机要求相同的元素:化学刻蚀剂和能量源。物理上,等离子体刻蚀剂由反应室、真空系统、气体供应、终点检测和电源组成。晶圆被送入反应室,并由真空系统把内部压力降低。在真空建立起来后,将反应室内充入反应气体。对于二氧化硅刻蚀,气体一般使用CF4和氧的混合剂。电源通过在反应室中的电极创造了一个射频电场。能量场将混合气体激发或等离子体状态。在激发状态,氟刻蚀二氧化硅,并将其转化为挥发性成分由真空系统排出。广东省科学院半导体研究所。刻蚀技术主要应用于半导体器件,集成电路制造,薄膜电路,印刷电路和其他微细图形的加工等。
双等离子体源刻蚀机加装有两个射频(RF)功率源,能够更精确地控制离子密度与离子能量。位于上部的射频功率源通过电感线圈将能量传递给等离子体从而增加离子密度,但是离子浓度增加的同时离子能量也随之增加。下部加装的偏置射频电源通过电容结构能够降低轰击在硅表面离子的能量而不影响离子浓度,从而能够更好地控制刻蚀速率与选择比。原子层刻蚀(ALE)为下一代刻蚀工艺技术,能够精确去除材料而不影响其他部分。随着结构尺寸的不断缩小,反应离子刻蚀面临刻蚀速率差异与下层材料损伤等问题。原子层刻蚀(ALE)能够精密控制被去除材料量而不影响其他部分,可以用于定向刻蚀或生成光滑表面,是刻蚀技术研究的热点之一。目前原子层刻蚀在芯片制造领域并没有取代传统的等离子刻蚀工艺,而是被用于原子级目标材料精密去除过程。等离子刻蚀是将电磁能量(通常为射频(RF))施加到含有化学反应成分(如氟或氯)的气体中实现。贵州硅材料刻蚀加工工厂
干法刻蚀种类比较多,包括光挥发、气相腐蚀、等离子体腐蚀等。贵州硅材料刻蚀加工
相比刻蚀用单晶硅材料,芯片用单晶硅材料是芯片等终端产品的原材料,市场更为广阔,国产替代的需求也十分旺盛。SEMI的统计显示,2018年全球半导体制造材料市场规模为322.38亿美元,其中硅材料的市场规模达到121.24亿美元,占比高达37.61%。刻蚀用单晶硅材料和芯片用单晶硅材料在制造环节上有诸多相似之处:积累的固液共存界面控制技术、热场尺寸优化工艺、多晶硅投料优化等工艺技术已经达到国际先进水平,为进入新赛道提供了产业技术和经验的支撑。贵州硅材料刻蚀加工
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