干法刻蚀工艺.doc

干法刻蚀工艺干法刻蚀工艺可分为物理性刻蚀与化学性刻蚀两种方式物理性刻蚀是利用辉光放电将气体（如氩）电离成带正电的离子，再利用偏压将离子加速，溅击在被刻蚀物的表面而将被刻蚀物的原子击出，该过程完全是物理上的能量转移，故称为物理性刻蚀其特色在于，具有非常好的方向性，可获得接近垂直的刻蚀轮廓但是由于离子是全面均匀地溅射在芯片上，所以光刻胶和被刻蚀材料同时被刻蚀，造成刻蚀选择性偏低同时，被击出的物质并非挥发性物质，这些物质容易二次沉积在被刻蚀薄膜的表面及侧壁上因此，在超大规模集成化制作工艺中，很少使用完全物理方式的干法刻蚀方法化学性刻蚀或称为等离子体刻蚀( PLASMA Etching，PE)，是利用等离子体将刻蚀气体电离并形成带电离子、分子及反应性很强的原子团，它们扩散到被刻蚀薄膜表面后与被刻蚀薄膜的表面原子反应生成具有挥发性的反应产物，并被真空设备抽离反应腔因这种反应完全利用化学反应，故称为化学性刻蚀这种刻蚀方式与前面所讲的湿法刻蚀类似，只是反应物与产物的状态从液态改为气态，并以等离子体来加快反应速率因此，化学性干法刻蚀具有与湿法刻蚀类似的优点与缺点，即具有较高的掩膜／底层的选择比及等向性。

鉴于化学性刻蚀等向性的缺点，在半导体工艺中，只在刻蚀不需要图形转移的步骠（如光刻胶的去除）中应用纯化学刻蚀方法最为广泛使用的方法是结合物理性的离子轰击与化学反应的反应离子刻蚀( RIE)这种方式兼具非等向性与高刻蚀选择比的双重优点刻蚀的进行主要靠化学反应来实现，加入离子轰击的作用有两方面1)破坏被刻蚀材质表面的化学键以提高反应速率2)将二次沉积在被刻蚀薄膜表面的产物或聚合物打掉，以使被刻蚀表面能充分与刻蚀气体接触由于在表面的二次沉积物可被离子打掉，而在侧壁上的二次沉积物未受到离子的轰击，可以保留下来阻隔刻蚀表面与反应气体的接触、使得侧壁不受刻蚀，所以采用这种方式可以获得非等向性的刻蚀效果当应用于法刻蚀时，主要应注意刻蚀速率、均匀度、选择比及刻蚀轮廓等因素1)刻蚀速率越快，则设备的产能越大，有助于降低成本及提升企业竞争力刻蚀速率通常可利用气体的种类、流量、等离子体源及偏压功率控制，在其他因素尚可接受的条件下越快越好2)均匀度是表征晶片上不同位置的刻蚀速率差异的一个指标较好的均匀度意味着晶片有较好的刻蚀速率和优良成品率晶片从 80mm、lOOmm 发展到 200mm，面积越来越大，故均匀度的控制就显得越来越重要。

3)选择比是被刻蚀材料的刻蚀速卒与掩膜或底层的刻蚀速率的比值，选择比的控制通常与气体种类、比例、等离子体的偏压功率、反应温度等有关系4)刻蚀轮廓，一般而言越接近 90越好，只有在少数特例（如在接触孔或走线孔的制作）中，为了使后续金属溅镀工艺能有较好的阶梯覆盖能力而故意使其刻蚀轮廓小于900通常，刻蚀轮廓可利用气体的种类、比例和偏压功率等方面的调节进行控制。