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刻蚀加工工艺基础篇
2023.05.30
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刻蚀加工工艺基础篇之刻蚀速率、均匀性、选择性及轮廓相关知识简析如下:



什么是刻蚀速率
刻蚀速率是测量刻蚀物质被移除的速率。由于刻蚀速率直接影响刻蚀的产量,因此刻蚀速率是一个重要参数。通过测量刻蚀前后的薄膜厚度,将差值除以刻蚀时间就能计算出刻蚀速率:
刻蚀速率=(刻蚀前厚度-刻蚀后厚度)/刻蚀时间
对于图形化刻蚀,刻蚀速率可以通过扫描电子显微镜(SEM)直接测量出被移除的薄膜厚度。

什么是刻蚀的均匀性
在刻蚀加工过程重要的一点是要求整个晶圆必须有一个均匀的刻蚀速率,或好的晶圆内(WithinWafer,WIW)均匀性,以及高的重复性,好的晶圆对晶圆均匀性。通常均匀性由测量刻蚀前后晶圆的特定点厚度,并计算这些点的刻蚀速率得出。

什么是刻蚀选择性
图形化刻蚀通常包含三种材料:光刻胶、被刻蚀的薄膜及衬底。在进行刻蚀加工过程中,这三种材料都会受刻蚀剂的化学反应或等离子体刻蚀中离子轰击的影响。不同材料之间的刻蚀速率差就是所谓的选择性。
选择性是指不同材料之间的刻蚀速率比率,特别是对于要被蚀刻的材料和不被移除的材料。

什么是刻蚀轮廓
刻蚀加工中的最重要特征之一就是刻蚀轮廓,它将影响沉积工艺。一般利用扫描式电子显微镜(SEM)观察刻蚀轮廓。
垂直轮廓是最理想的刻蚀图形,因为它能将PR上的图形转移到下面的薄膜而不造成任何CD损失。许多情况下,尤其是接触窗和金属层间接触窗孔刻蚀,使用非等向性且略微倾斜的轮廓较好,这样刻蚀窗口的张角较大,使后续的钨CVD能够容易填充而不留空隙。单纯的化学刻蚀具有等向性轮廓,在光刻胶下产生底切效应并造成CD损失。底切轮廓是由于反应式离子刻蚀(RIE)过程中过多的蚀刻气体分子或过多的离子散射到侧壁上造成的,RIE结合了物理和化学刻蚀。轮廓底切效应很容易造成后续的沉积过程并在填补空隙或空洞时产生间隙。另外,“I”字形轮廓的形成是因为夹心式薄膜的中间层使用了错误的刻蚀化学试剂形成的。

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