POLYSIN 腐蚀工艺培训update.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,POLY/SIN,腐蚀工艺简介,WHAT IS ETCH？,什么是腐蚀？,腐蚀就是通过一定的方法（化学药液，特气等）把光刻曝光显影后形成的图形转移到硅片上，从而形成管芯的各种结构和图形。,ETCH BASE PARAMETER,腐蚀速率（,ETCH RATE,）,=,单位时间内同种衬底损失掉的厚度；,E/R=,（,A-B,）,/ETCH TIME,A,B,ETCH BASE PARAMETER,腐蚀速率的均匀性（,UNIF,）,=,在同一硅片不同位置的腐蚀速率的差异；,UNIF=MAX E/R,（,1,，,5,）,MIN E/R,（,1,，,5,）,/2AVG E/R,（,1,，,5,）,1,2 3 4,5,ETCH BASE PARAMETER,选择比,（,SELECITY,）,=,在同样腐蚀条件下，不同材料的腐蚀速率的比值。,SEL A/B=,（,E/R A,）,/,（,E/R B,）,选择比反映腐蚀过程中对另一种材料（光刻胶或衬底）的影响。,材料,A,材料,B,ETCH BASE PARAMETER,形貌（,PROFILE,）,=,反映腐蚀后硅片表面的地貌特征；,负载效应,=,反映不同光刻图形（即,PR/ETCH RATIO,）,对腐蚀速率，形貌等的影响。,条宽损失（,CD LOSS,）,腐蚀对图形条宽的影响。,CD LOSS=FINAL CDPHOTO CD,ETCH BASE PARAMETER,各向同性腐蚀,=,腐蚀速率在纵向和横向上均一样的腐蚀；如湿法腐蚀就是各向同性腐蚀。,衬底,PR,腐蚀后,ETCH BASE PARAMETER,各向异性腐蚀,=,腐蚀速率在纵向和横向上不一样的腐蚀，一般纵向速率远大于横向速率；如大部分干法腐蚀就是各向异性腐蚀。,衬底,PR,腐蚀后,PROFILE,Etchrate,Microloading,orAspect Ratio Dependency,Profile,Microloading,0.5,m,0.5,m,1,m,1,m,Profile,Microloading,POLYSILICON,通常可掺硼，砷，磷等,传导材料，阻抗可通过掺杂程度来调整,耐高温,在,MOS device,中,可做栅极，电阻，电容或连线等,POLY etch requirement,Etch rates,Selectivities,(to mask and substrate),Uniformities(within wafer,wafer-to-wafer),CD bias,Feature profiles,Loading effects,Particles,Poly etch(dry etch),Equipment:,P5k,dps,P5K CHAMBER,gas,pump,wafer,cathode,Ionization,e,e,e,e,e,Ionization,e,Ionization,e,Ionization,e,e,Ionization,e,e,e,e,Ionization,e,e,e,e,e,e,e,e,P,source,wafer,inductive,source defines,ion density,capacitive,rf,bias,defines ion energy,P,bias,The DPS Chamber Principle,plain POLY,腐蚀主要工艺步骤,STEP1:BT(Break Through),CF4,主要用于,STEP1,，,以去,除,POLY,表面的一层自然氧化层。,plain POLY,腐蚀主要工艺步骤,STEP2:ME(Main Etch),一般来说，,POLY-Si,刻蚀主要采用,CL2,和,HBr,，,其中,CL2,是主要反应气体，,HBr,是第二反应物。,HBr,不但与,Si,发生反应，生成不易挥发的,SiBrx,，淀积在,POLY-SI,的侧壁，有效屏蔽横向腐蚀，它还能与光刻胶反应，生成聚合物，保护光刻胶，提高多晶硅对光刻胶的选择比,。,CL,原子与,SI,发生化学反应生成可挥发,的,SiCLx,化合物，其反应方程式为：,Si +XCL,SiCLx,Si XBr,SiBrx,plain POLY,腐蚀主要工艺步骤,POLY,工艺,main etch time,通常采用终点控制，常用探测波长有,4705,（,cl,*),，,2880(si*),4705,在曲线上升沿终止工艺,2880,在曲线下降沿终止工艺,Single POLY,腐蚀主要工艺步骤,STEP3:OE(Over Etch),将,POLY,完全腐蚀干净，此步腐蚀工艺中加入,He-O2,的混合气体，能有效提高,POLY,对,SiO2,的选择比,PROFILE,DENSE,OPEN,工艺能力（,DPS,为例）,WSI ME,Chamber A,Chamber B,E/R,Unif,（,E/R,Unif,(%),WSI,3154.90,3.01,3107.84,3.14,POLY,2519.25,2.32,2567.21,2.30,PR,2332.45,2.53,2178.34,2.31,SEL WSI/POLY,1.25,1.21,SEL WSI/PR,1.35,1.43,PROFILE,DENSE,OPEN,在线监测手段,*,残氧测量,*显微镜检查,*,KLA,监测,注：,残氧的测量是采用椭偏光测量方法。这种方法是利用椭圆偏振光照射到被样品表面，观测反射偏振状态的改变，从而能测定样品固有光学参数（折射率和消光系数）或者样品上膜层的厚度。,Poly,残留图例,暗场下异常图片,POLY,在暗场下通常是有颜色的粗糙点状物，颜色根据膜厚不同而有所不同,暗场下正常图片,当,POLY,刻蚀干净时在暗场下应为平滑的黑色,Poly,残留图例,明场下异常图片,表面较粗糙,明场下正常图片,表面平滑,Poly,残留图例,暗场下局部点状残留,与,POLYMER,相类似，需在明场下进一步确认,明场下局部点状残留,在高倍镜下为亮点，而,POLYMER,在明场下通常为黑色,SIN,刻蚀,CMOS,工艺最常用的隔离技术就是,LOCOS,（,硅的选择氧化）工艺，以氮化硅为掩膜实现了硅的选择氧化，在这种工艺中，除了形成有源晶体管的区域以外，在其它所有重掺杂硅区上均生长一层厚的氧化层，称为隔离或场氧化层。,在,SIN,腐蚀工艺中，场区上的,SIN,全部被腐蚀，只留下有源区上的,SIN,。,在长完场氧后，有源区上的,SIN,被全部剥掉。,SIN ETCH,Equipment,ENP5K01(mxp):,主要刻蚀气体,：,SF6,ENP5K02(mxp+),：,主要刻蚀气体,：,CHF3,，,CF4,，,O2,，,AR,，,CH3F,（,可提高对,SIO2,的选择比）,反应式,CF4 CF3+F*,CF3 CF2+F*,CF2 CF+F*,Si+4F*SiF4,SiO2+4F*SiF4 +O2,Si3N4+12F*3SiF4 +2N2,PROFILE,ENP5K02,ENP5K01,thanks,