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

干法刻蚀常用设备的原理及结构

中科院半导体所 来源:芯云知 2024-01-20 10:24 次阅读

文章来源:芯云知

原文作者:Crane

本文介绍了干法刻蚀用到的设备的原理及结构。

干法刻蚀威廉希尔官方网站 是一种在大气或真空条件下进行的刻蚀过程,通常使用气体中的离子或化学物质来去除材料表面的部分,通过掩膜和刻蚀参数的调控,可以实现各向异性及各向同性刻蚀的任意切换,从而形成所需的图案或结构。常见的干法刻蚀设备有反应离子刻蚀机(RIE)、电感耦合等离子体刻蚀机(ICP)、磁性中性线等离子体刻蚀机(NLD)、离子束刻蚀机(IBE),本文目的对各刻蚀设备的结构进行剖析,以及分析威廉希尔官方网站 的优缺点。

RIE

RIE设备的结构通常比较简单,一般由射频电源、阳极、阴极、气源和真空泵组成,其中,晶圆位于阴极上,射频电源与阴极相连接,在刻蚀开始时,射频电源施加电场到气体上,气体被电离为离子、电子、原子和分子,其中由于电子的运动速度远大于其他离子,在刻蚀腔中会形成明显的鞘区,在晶圆上方会形成自偏压的电场,RIE利用该效应吸引并加速等离子体中的离子与被刻蚀材料产生物理化学作用,最终产生的副产物气体挥发被排出。然而,这种由自偏压效应引起的刻蚀过程中各物质的运动速度不同,造成了RIE刻蚀离子与反应自由基的不匹配,在RIE刻蚀过程中,经常产生的“黑硅”现象就是该原理造成的。

wKgaomWrLyGAJ2jeAAFOrS34PJ8085.png

图1 RIE刻蚀结构示意图

ICP

随着工艺要求的不断提高,研发人员开发了电感耦合等离子体刻蚀机(ICP),该设备克服了自由基、离子不匹配的问题,常用的ICP刻蚀机结构如图2所示,一般由顶部通入刻蚀气体,经过刻蚀腔侧壁的RF线圈,被RF线圈施加的电场激发为等离子体,在腔体中形成明显的辉光层;然后,通过在位于下电极上施加Bias的功率吸收等离子体中的刻蚀离子。相比RIE刻蚀威廉希尔官方网站 ,ICP刻蚀腔体一般具有较低的气压,更高密度的等离子体,可以通过射频线圈功率、气体流量、Bias功率的调控,实现更高速率,更高精度以及更大深宽比的刻蚀。

图2右给出了ICP用C4F8刻蚀石英的过程,其中射频放电C4F8产生的氟碳自由基会自发的形成钝化层沉积在表面,然后在施加在晶圆表面的Bias作用下,正离子具有较高的速率延垂直于晶圆表面轰击钝化层以及刻蚀石英,实现石英的高深宽比刻蚀。

wKgZomWrLyCAH7C1AAJLAab3dok392.png

图2 ICP刻蚀机构成和刻蚀示例

NLD

传统ICP刻蚀射频线圈会对刻蚀腔中的磁场产生影响,使得径向的等离子体密度不一致,并干扰刻蚀离子的运动,从而影响刻蚀均匀性。研发人员进一步开发了磁中性环路放电,该设备的结构如图3所示,其在ICP刻蚀线圈的外围施加了三个控制磁场的线圈,通过控制三个线圈磁场的大小从而可以在刻蚀腔中形成磁中环强度为0的环境,从而产生更高密度以及分布均匀的等离子体。加以Bias的控制,NLD威廉希尔官方网站 具有更好的刻蚀均匀性,更高的刻蚀速率。除常用的介质层外,也经常用于刻蚀碳化硅等耐刻蚀材料。

wKgZomWrLyCAQECvAAB7hPaH2zg547.png

图3 NLD刻蚀机结构

IBE

IBE刻蚀为纯物理轰击刻蚀,常用于氟基或者氯基等离子体无法刻蚀的材料,例如,金、铜、铂等。常规IBE刻蚀机的结构如图4所示,氩气通过灯丝提供的电子将其离子化形成等离子体并离子源,然后通过电子引出加速系使离子均匀射向晶圆工件台,最后通过轰击固体表面原子,使材料原子发生溅射,达到刻蚀目的。

wKgaomWrLyCATjTVAAF1FNu_pfQ801.png

图4 IBE刻蚀结构和离子束路径

IBE的特点主要有:1)高方向性的中性离子束能够控制侧壁轮廓,优化刻蚀过程中的径向均匀性和结构形貌。2)通过调整工件台的角度可以通过倾斜晶圆从而改变离子束的撞击方向实现侧壁角度的控制。

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
  • 等离子体
    +关注

    关注

    0

    文章

    122

    浏览量

    14223
  • 晶圆
    +关注

    关注

    52

    文章

    4895

    浏览量

    127936
  • 刻蚀机
    +关注

    关注

    0

    文章

    51

    浏览量

    4216

原文标题:MEMS常用干法刻蚀设备结构及原理

文章出处:【微信号:bdtdsj,微信公众号:中科院半导体所】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

    释放MEMS机械结构干法刻蚀威廉希尔官方网站

    本帖最后由 gk320830 于 2015-3-7 11:21 编辑 释放MEMS机械结构干法刻蚀威廉希尔官方网站 湿法刻蚀是MEMS 器件去除牺牲材料的传统工艺,总部位于苏格兰的Point 35
    发表于 11-04 11:51

    【转帖】干法刻蚀的优点和过程

    蒸汽刻蚀是把晶圆暴露于刻蚀剂蒸汽中。氢氟酸是最常用到的。其优点是持续新鲜的刻蚀剂补充到晶圆表面并可以及时停止刻蚀。处于安全考虑,有毒蒸汽需要
    发表于 12-21 13:49

    释放MEMS机械结构干法刻蚀威廉希尔官方网站

    释放MEMS机械结构干法刻蚀威廉希尔官方网站   湿法刻蚀是MEMS 器件去除牺牲材料的传统工艺,总部位于苏格兰的Point 35 Microstructures在SEMICON C
    发表于 11-18 09:17 1017次阅读

    干法刻蚀原理

    干法刻蚀原理 刻蚀作用:去除边缘PN结,防止上下短路。干法刻蚀原理:利用高频辉光放电反应,使CF4气体激活成活性粒子,这些活性
    发表于 07-18 11:28 6294次阅读

    两种基本的刻蚀工艺:干法刻蚀和湿法腐蚀

    反刻是在想要把某一层膜的总的厚度减小时采用的(如当平坦化硅片表面时需要减小形貌特征)。光刻胶是另一个剥离的例子。总的来说,有图形刻蚀和无图形刻蚀工艺条件能够采用干法刻蚀或湿法腐蚀威廉希尔官方网站 来实现。为了复制硅片表面材料上的掩膜图形,
    的头像 发表于 12-14 16:05 7.1w次阅读

    GaN材料干法刻蚀工艺在器件工艺中有着广泛的应用

    摘要:对比了RIE,ECR,ICP等几种GaN7干法刻蚀方法的特点。回顾了GaN1法刻蚀领域的研究进展。以ICP刻蚀GaN和AIGaN材料为例,通过工艺参数的优化,得到了高刻蚀速率和理
    发表于 12-29 14:39 3539次阅读
    GaN材料<b class='flag-5'>干法刻蚀</b>工艺在器件工艺中有着广泛的应用

    干法刻蚀之铝刻蚀的介绍,它的原理是怎样的

    在集成电路的制造过程中,刻蚀就是利用化学或物理方法有选择性地从硅片表面去除不需要的材料的过程。从工艺上区分,刻蚀可以分为湿法刻蚀干法刻蚀。前者的主要特点是各向同性
    发表于 12-29 14:42 1w次阅读
    <b class='flag-5'>干法刻蚀</b>之铝<b class='flag-5'>刻蚀</b>的介绍,它的原理是怎样的

    干法刻蚀工艺介绍

    刻蚀室半导体IC制造中的至关重要的一道工艺,一般有干法刻蚀和湿法刻蚀两种,干法刻蚀和湿法刻蚀一个显著的区别是各向异性,更适合用于对形貌要求较
    发表于 06-13 14:43 6次下载

    干法刻蚀解决RIE中无法得到高深宽比结构或陡直壁问题

    在 MEMS 制造工艺中,常用干法刻蚀包括反应离子刻蚀 (Reactive lon Etching, RIE)、深反应离子刻蚀(Deep Reactive lon Etching,
    的头像 发表于 10-10 10:12 4930次阅读

    干法刻蚀和清洗(Dry Etch and Cleaning)

    干法刻蚀工艺流程为,将刻蚀气体注入真空反应室,待压力稳定后,利用射频辉光放电产生等离子体;受高速电子撞击后分解产生自由基,并扩散到圆片表面被吸附。
    的头像 发表于 11-10 09:54 6421次阅读

    干法刻蚀与湿法刻蚀各有什么利弊?

    在半导体制造中,刻蚀工序是必不可少的环节。而刻蚀又可以分为干法刻蚀与湿法刻蚀,这两种威廉希尔官方网站 各有优势,也各有一定的局限性,理解它们之间的差异是至关重要的。
    的头像 发表于 09-26 18:21 7874次阅读
    <b class='flag-5'>干法刻蚀</b>与湿法<b class='flag-5'>刻蚀</b>各有什么利弊?

    等离子刻蚀ICP和CCP优势介绍

    刻蚀可以分为湿法刻蚀干法刻蚀。湿法刻蚀各向异性较差,侧壁容易产生横向刻蚀造成刻蚀偏差,通
    的头像 发表于 04-12 11:41 4962次阅读
    等离子<b class='flag-5'>刻蚀</b>ICP和CCP优势介绍

    干法刻蚀工艺的不同参数

          本文介绍了干法刻蚀工艺的不同参数。 干法刻蚀中可以调节的工艺参数有哪些?各有什么作用? 1,温度:晶圆表面温度,温度梯度 晶圆表面温度:控制刻蚀表面的化学反应速率和产物的挥发性 温度梯度
    的头像 发表于 12-02 09:56 325次阅读

    晶圆表面温度对干法刻蚀的影响

    本文介绍晶圆表面温度对干法刻蚀的影响 表面温度对干法刻蚀的影响主要包括:聚合物沉积,选择性,光刻胶流动、产物挥发性与刻蚀速率,表面形貌等。   聚合物沉积 :工艺过程中产生的聚合物会在表面沉积
    的头像 发表于 12-03 10:48 232次阅读
    晶圆表面温度对<b class='flag-5'>干法刻蚀</b>的影响

    干法刻蚀侧壁弯曲的原因及解决方法

    本文介绍了干法刻蚀侧壁弯曲的原因及解决方法。 什么是侧壁弯曲? 如上图,是典型的干法刻蚀时,侧壁弯曲的样子,侧壁为凹形或凸形结构。而正常的侧壁几乎是垂直的,角度接近 90°。  什么原因导致了侧壁
    的头像 发表于 12-03 11:00 202次阅读
    <b class='flag-5'>干法刻蚀</b>侧壁弯曲的原因及解决方法