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让我们和迈博瑞一起成长 Your site here LOGO 半导体制造工艺流程 作者：Richard_Liu 半导体制造工艺流程 让我们和迈博瑞一起成长 作者：Richard Liu 半导体制造工艺流程——刻蚀 刻蚀（Etch），它是半导体制造工艺，微电子IC制造工艺以及微纳制造工艺中的一种相当重要的步骤。是与光刻相联系的图形化（pattern）处理的一种主要工艺。 *实际上狭义理解就是光刻腐蚀，先通过光刻将光刻胶进行光刻曝光处理，然后通过其它方式实现腐蚀处理掉所需除去的部分。随着微制造工艺的发展。 *广义上来讲，刻蚀成了通过溶液、反应离子或其它机械方式来剥离、去除材料的一种统称，成为微加工制造的一种普适叫法。 刻蚀 半导体制造工艺流程 ①干法刻蚀 利用等离子体将不要的材料去除（亚微米尺寸下刻蚀器件的最主要方法）。 ②湿法刻蚀 利用腐蚀性液体将不要的材料去除。 显而易见，它们的区别就在于湿法使用溶剂或溶液来进行刻蚀。湿法刻蚀是一个纯粹的化学反应过程，是指利用溶液与预刻蚀材料之间的化学反应来去除未被掩蔽膜材料掩蔽的部分而达到刻蚀目的。 刻蚀种类 半导体制造工艺流程 优点：各向异性好，选择比高，可控性、灵活性、重复性好，细线条操作安全，易实现自动化，无化学废液，处理过程未引入污染，洁净度高。 缺点：成本高，设备复杂。 干法刻蚀方式：①溅射与离子束铣蚀 ②等离子刻蚀（Plasma Etching） ③③高压等离子刻蚀 ④高密度等离子体（HDP）刻蚀 ⑤反应离子刻蚀（RIE） 干法刻蚀 半导体制造工艺流程 湿法刻蚀在半导体工艺中有着广泛应用：磨片、抛光、清洗、腐蚀。 优点是选择性好、重复性好、生产效率高、设备简单、成本低 缺点是：钻刻严重、对图形的控制性较差，不能用于小的特征尺寸；会产生大量的化学废液。 湿法刻蚀 半导体制造工艺流程 同性刻蚀 半导体制造工艺流程 什么是Plasma Plasma就是等离子体(台湾一般称为电浆), 由气体电离后产生的正负带电离子以及分子, 原子和原子团组成. 只有强电场作用下雪崩电离发生时, Plasma才会产生. 气体从常态到等离子体的转变, 也是从绝缘体到导体的转变. Plasma 一些例子: 荧光灯,闪电等. energy gas plasma e e e e 半导体制造工艺流程 半导体制造工艺流程 等离子刻蚀过程 半导体制造工艺流程——CMP 化学机械平坦化 化学机械平坦化 （Chemical-Mechanical Planarization, CMP），又称化学机械研磨（Chemical-Mechanical Polishing），是半导体器件制造工艺中的一种技术，使用化学腐蚀及机械力对加工过程中的硅晶圆或其它衬底材料进行平坦化处理。 半导体制造工艺流程 CMP 半导体制造工艺流程 1、平坦化有关的术语； 2、传统的平坦化技术； 3、化学机械平坦化机理； 4、化学机械平坦化应用。 半导体制造工艺流程 未平坦化 平滑处理 局部平坦化 全局平坦化 半导体制造工艺流程 p+ 硅衬底 p– 外延层 场氧化层 n+ n+ p+ p+ n-阱 ILD 氧化硅 垫氧 氧化硅 Metal 氮化硅 顶层 栅氧化层 侧墙氧化层 金属化前氧化层 Poly Metal Poly Metal 单层金属IC的表面起伏剖面 半导体制造工艺流程 SiO2 反刻后的形貌 光刻胶或SOG SiO2 平坦化的材料 不希望的起伏 传统的平坦化技术——反刻 半导体制造工艺流程 BPSG 回流的平滑效果 BPSG 淀积的层间介质 传统的平坦化技术——玻璃回流 半导体制造工艺流程 ILD-1 ILD-2淀积 3) ILD-1 SOG 1) ILD-1 烘烤后的SOG 2) 传统的平坦化技术——旋涂膜层 半导体制造工艺流程 有两种CMP机理可以解释是如何来进行硅片表面平坦化的: 1) 表面材料与磨料发生化学反应生成一层相对容易去除的表面层； 2）这一反应生成的硅片表面层通过磨料中研磨机和研磨压力与抛光垫的相对运动被机械地磨去。 化学机械平坦化机理 半导体制造工艺流程 硅片 磨头 转盘 磨料 磨料喷头 抛光垫 向下施加力 化学机械平坦化原理图 半导体制造工艺流程 研磨液 磨料是平坦化工艺中研磨材料和化学添加剂的混合物，研磨材料主要是石英，二氧化铝和氧化铈，其中的化学添加剂则要根据实际情况加以选择，这些化学添加剂和要被除去的材料进行反应，弱化其