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什么是等离子体刻蚀

2017-06-16 作者: admin

  等离子体刻蚀(也称干法刻蚀)是集成电路制造中的关键工艺之一,其目的是完整地将掩膜图形复制到硅片表面,其范围涵盖前端CMOS栅极(Gate)大小的控制,以及后端金属铝的刻蚀及Via和Trench的刻蚀。在今天没有一个集成电路芯片能在缺乏等离子体刻蚀技术情况下完成。刻蚀设备的投资在整个芯片厂的设备投资中约占10%~12%比重,它的工艺水平将直接影响到最终产品质量及生产技术的先进性。

  最早报道等离子体刻蚀的技术文献于1973年在日本发表,并很快引起了工业界的重视。至今还在集成电路制造中广泛应用的平行电极刻蚀反应室(Reactive Ion Etch-RIE)是在1974年提出的设想。

  图1显示了这种反应室的剖面示意图和重要的实验参数,它是由下列几项组成:一个真空腔体和真空系统,一个气体系统用于提供精确的气体种类和流量,射频电源及其调节匹配电路系统。

等离子体刻蚀

  等离子刻蚀的原理可以概括为以下几个步骤:

  ● 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)

  ● 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

  ● 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,这种离子轰击可大大加快表面的化学反应,及反应生成物的脱附,从而导致很高的刻蚀速率,正是由于离子轰击的存在才使得各向异性刻蚀得以实现。

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