0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看威廉希尔官方网站 视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

半导体图案化工艺流程之刻蚀(一)

深圳市赛姆烯金科技有限公司 来源:深圳市赛姆烯金科技有限 2023-06-26 09:20 次阅读

图案化工艺包括曝光(Exposure)、显影(Develope)、刻蚀(Etching)和离子注入等流程。其中,刻蚀工艺是光刻(Photo)工艺的下一步,用于去除光刻胶(Photo Resist,PR)未覆盖的底部区域,仅留下所需的图案。这一工艺流程旨在将掩模(Mask)图案固定到涂有光刻胶的晶圆上(曝光→显影)并将光刻胶图案转印回光刻胶下方膜层。随着电路的关键尺寸(Critical Dimension, CD)小型化(2D视角),刻蚀工艺从湿法刻蚀转为干法刻蚀,因此所需的设备和工艺更加复杂。由于积极采用3D单元堆叠方法,刻蚀工艺的核心性能指数出现波动,从而刻蚀工艺与光刻工艺成为半导体制造的重要工艺流程之一。

1.沉积和刻蚀威廉希尔官方网站 的发展趋势

51ee83c0-13be-11ee-962d-dac502259ad0.png

图1. 沉积和刻蚀威廉希尔官方网站 发展趋势

在晶圆上形成“层(Layer)”的过程称为沉积(化学气相沉积(CVD)、原子层沉积(ALD)和物理气相沉积(PVD)),在所形成的“层“上绘制电路图案的过程称为曝光。刻蚀是沉积和曝光工艺之后在晶圆上根据图案刻化的过程。光刻工艺的作用类似于画一张草图,真正使晶圆发生明显变化的是沉积和刻蚀工艺。

自从半导体出现以来,刻蚀和沉积威廉希尔官方网站 都有了显著发展。而沉积威廉希尔官方网站 最引人注目的创新是从沟槽法(Trench)转向堆叠法(Stack),这与20世纪90年代初装置容量从1兆位(Mb)DRAM发展成4兆位(Mb)DRAM相契合。刻蚀威廉希尔官方网站 的一个关键节点是在2010年代初,当时3D NAND闪存单元堆叠层数超过了24层。随着堆叠层数增加到128层、256层和512层,刻蚀工艺已成为威廉希尔官方网站 难度最大的工艺之一。

2.刻蚀方法的变化

520925a4-13be-11ee-962d-dac502259ad0.png

图2. 小型化(2D)与刻蚀方法的发展

在2D(平面结构)半导体小型化和3D(空间结构)半导体堆叠威廉希尔官方网站 的发展过程中,刻蚀工艺也在不断发展变化。在20世纪70年代,2D半导体为主流,电路关键尺寸(CD)从100微米(㎛)迅速下降到10微米(㎛),甚至更低。在此期间,半导体制造流程中的大部分重点工艺威廉希尔官方网站 已经成熟,同时刻蚀威廉希尔官方网站 已经从湿法刻蚀过渡到干法刻蚀。对于层切割威廉希尔官方网站 ,最先采用的是化学湿法,这是一种相对简单的威廉希尔官方网站 。由于从20世纪70年代早期开始,化学湿法难以满足5微米(㎛)关键尺寸的要求,从而开发出利用等离子体的干法。发展到今天,刻蚀工艺大多采用干法,而湿法刻蚀威廉希尔官方网站 后来发展应用于清洁过程。

3.湿法刻蚀和干法刻蚀的优缺点

5222cc48-13be-11ee-962d-dac502259ad0.png

图3. 湿法刻蚀和干法刻蚀的优缺点

湿法刻蚀因为使用液体速度更快,每分钟去除的深度更大,但不会形成类似于直方的结构。湿法刻蚀会均匀地刻蚀所有方向,从而导致横向方向上的损耗,而对于CD小型化应该避免这种现象。相反,干法刻蚀可以在某一特定方向上进行切割,使得实现理想中纳米(nm)级的超精细图案轮廓。

此外,湿法刻蚀会产生环境污染,因为使用过的液体溶液需在此工艺完成后进行丢弃处理。相比之下,采用干法刻蚀时,排放管线中会布置洗涤器,这能够在向大气中排放废气之前经过中和过程,从而减少对环境的影响。

然而,由于晶圆上方数多层复杂地缠绕在一起,所以在采用干法刻蚀过程中很难瞄准某一特定的层(膜)。在针对某一特定层进行刻蚀时,采用湿法刻蚀会更容易进行,因为它采用化学反应进行刻蚀。而在进行选择性刻蚀时使用干法并不容易,因为需要结合物理和化学威廉希尔官方网站 。

4.刻蚀工艺流程及相关问题

523cc904-13be-11ee-962d-dac502259ad0.png

图4. 刻蚀相关工艺流程

刻蚀工艺流程始于形成薄膜,在其上施加光刻胶,并进行曝光、显影、刻蚀、灰化、清洁、检查和离子注入等步骤,以形成三个TR端子,这是半导体制造的核心工艺。如果在显影过程中不能顺利切割光刻胶,则剩余的光刻胶会妨碍刻蚀。如果在刻蚀过程中未能对目标层进行充分刻蚀,则不能按计划注入离子,因为杂质会妨碍离子注入。如果干法刻蚀后未能彻底清除残留的聚合物,也会产生同样的后果。如果由于时间控制失败,等离子体的离子气体量太大或薄膜刻蚀过度,会对下层薄膜造成物理性损伤。

因此,在干刻蚀工艺中精准控制终点(EOP:End of Point)至关重要。彻底检查刻蚀条件以及灰化和清洁过程也非常重要。如果晶圆刻蚀不均匀,则晶圆可能遭到退货,而且刻蚀不足比过度刻蚀更为致命。

由于刻蚀工艺涉及的步骤非常复杂,我打算将其分为两部分进行阐述。在这一部分中,我们阐述了刻蚀威廉希尔官方网站 的历史和发展方向。在下一部分中,我们将对等离子体和刻蚀之间的关系、RIE、刻蚀方法、纵横比以及刻蚀速度进行详细阐述。

审核编辑:汤梓红
声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 半导体
    +关注

    关注

    334

    文章

    27305

    浏览量

    218153
  • 晶圆
    +关注

    关注

    52

    文章

    4895

    浏览量

    127939
  • 光刻
    +关注

    关注

    8

    文章

    321

    浏览量

    30158
  • 工艺流程
    +关注

    关注

    7

    文章

    106

    浏览量

    16275
  • 刻蚀
    +关注

    关注

    2

    文章

    181

    浏览量

    13087

原文标题:半导体图案化工艺流程之刻蚀(一)

文章出处:【微信号:深圳市赛姆烯金科技有限公司,微信公众号:深圳市赛姆烯金科技有限公司】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    简述半导体超纯水设备工艺流程及标准参考分析

      因为半导体生产过程中使用的药水不同,生产工艺流程的差异,对纯水的品质要求也不样。最关键的指标是:电导率(电阻率),总硅,pH值,颗粒度。线路板、半导体用纯水因为本身
    发表于 08-12 16:52

    【新加坡】知名半导体晶圆代工厂招聘资深刻蚀工艺工程师和刻蚀设备主管!

    新加坡知名半导体晶圆代工厂招聘资深刻蚀工艺工程师和刻蚀设备主管!此职位为内部推荐,深刻蚀工艺工程
    发表于 04-29 14:23

    振奋!中微半导体国产5纳米刻蚀机助力中国芯

    的硅片报废,因此必须进行严格的工艺流程控制。半导体器件的每层都会经历多个刻蚀步骤。刻蚀般分为
    发表于 10-09 19:41

    半导体刻蚀工艺

    半导体刻蚀工艺
    发表于 02-05 09:41

    关于黑孔化工艺流程工艺说明,看完你就懂了

    关于黑孔化工艺流程工艺说明,看完你就懂了
    发表于 04-23 06:42

    化工工艺流程图阀门程序设计

    化工工艺流程图阀门程序设计提要:本文针对化工工艺流程图CAD阀门绘制程序设计,探讨CAD在化工工艺
    发表于 02-14 17:06 3119次阅读

    半导体材料的工艺流程

    半导体材料的工艺流程 导体材料特性参数的大小与存在于材料中的杂质原子和晶体缺陷有很大关系。例如电阻率因杂质原子的类型和
    发表于 03-04 10:45 2476次阅读

    半导体工艺流程

    半导体工艺流程
    发表于 01-14 12:52 253次下载

    半导体知识 芯片制造工艺流程讲解

    半导体知识 芯片制造工艺流程讲解
    的头像 发表于 01-26 11:10 4w次阅读
    <b class='flag-5'>半导体</b>知识 芯片制造<b class='flag-5'>工艺流程</b>讲解

    泛林集团自维护设备创半导体行业工艺流程生产率新纪录

    全球领先的半导体制造设备及服务供应商泛林集团宣布其自维护设备创下半导体行业工艺流程生产率的新标杆。通过与领先半导体制造商合作,泛林集团成功实现了刻蚀
    发表于 05-15 17:49 1101次阅读

    功率半导体分立器件工艺流程

    功率半导体分立器件的主要工艺流程包括:在硅圆片上加工芯片(主要流程为薄膜制造、曝光和刻蚀),进行芯片封装,对加工完毕的芯片进行威廉希尔官方网站 性能指标测试,其中主要生产
    发表于 02-24 15:34 4755次阅读

    半导体图案化工艺流程之刻蚀简析

    图案化工艺包括曝光(Exposure)、显影(Develope)、刻蚀(Etching)和离子注入等流程
    的头像 发表于 04-28 11:24 1613次阅读
    <b class='flag-5'>半导体</b><b class='flag-5'>图案</b><b class='flag-5'>化工艺流程之</b><b class='flag-5'>刻蚀</b>简析

    半导体行业芯片封装与测试的工艺流程

    半导体芯片的封装与测试是整个芯片生产过程中非常重要的环节,它涉及到多种工艺流程
    的头像 发表于 05-29 14:15 2920次阅读
    <b class='flag-5'>半导体</b>行业芯片封装与测试的<b class='flag-5'>工艺流程</b>

    半导体前端工艺刻蚀——有选择性地刻蚀材料,以创建所需图形

    半导体制程工艺中,有很多不同名称的用于移除多余材料的工艺,如“清洗”、“刻蚀”等。如果说“清洗”工艺是把整张晶圆上多余的不纯物去除掉,“
    的头像 发表于 06-15 17:51 2027次阅读
    <b class='flag-5'>半导体</b>前端<b class='flag-5'>工艺</b>:<b class='flag-5'>刻蚀</b>——有选择性地<b class='flag-5'>刻蚀</b>材料,以创建所需图形

    半导体芯片封装工艺流程,芯片定制封装威廉希尔官方网站

    当我们购买电子产品时,比如手机、电视或计算机,这些设备内部都有个重要的组成部分,那就是半导体芯片。半导体芯片是由许多微小的电子元件组成的,为了保护和使用这些芯片,它们需要经过个被称
    的头像 发表于 06-26 13:50 2396次阅读