隨著光刻膠技術(shù)的進步,只需要一次涂膠,兩次光刻和一次刻蝕的雙重光刻工藝也成為可能。浸沒光刻和雙重光刻技術(shù)在不改變193nm波長ArF光刻光源的前提下,將加工分辨率推向10nm的數(shù)量級。與此同時,這兩項技術(shù)對光刻膠也提出了新的要求。在浸沒工藝中;光刻膠首先不能與浸沒液體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或浸出擴散,損傷光刻膠自身和光刻鏡頭;其次,光刻膠的折射率必須大于透鏡,液體和頂部涂層。因此光刻膠中主體樹脂的折射率一般要求達到1.9以上;接著,光刻膠不能在浸沒液體的浸泡下和后續(xù)的烘烤過程中發(fā)生形變,影響加工精度;較后,當浸沒工藝目標分辨率接近10nm時,將對于光刻膠多個性能指標的權(quán)衡都提出了更加苛刻的挑戰(zhàn)。浸沒ArF光刻膠制備難度大于干性ArF光刻膠,是ArF光刻加工分辨率突破45nm的關(guān)鍵之一。光刻噴嘴噴霧模式和硅片旋轉(zhuǎn)速度是實現(xiàn)硅片間溶解率和均勻性的可重復(fù)性的關(guān)鍵調(diào)節(jié)參數(shù)。物理和化學(xué)綜合作用機理中,離子轟擊的物理過程可以通過濺射去除表面材料,具有比較強的方向性。湖南氧化硅材料刻蝕加工廠商
“刻蝕”指的是用化學(xué)和物理方法有選擇地從硅片表面去除不需要的材料,是晶圓制造中不可或缺的關(guān)鍵步驟??涛g技術(shù)按工藝可以分為濕法刻蝕與干法刻蝕,其中干法刻蝕是目前8英寸、12英寸先進制程中的主要刻蝕手段,干法刻蝕又多以“等離子體刻蝕”為主導(dǎo)。在刻蝕環(huán)節(jié)中,硅電極產(chǎn)生高電壓,令刻蝕氣體形成電離狀態(tài),其與芯片同時處于刻蝕設(shè)備的同一腔體中,并隨著刻蝕進程而逐步被消耗,因此刻蝕電極也需要達到與晶圓一樣的半導(dǎo)體級的純度(11個9)。湖南氧化硅材料刻蝕加工廠商干刻蝕基本上包括離子轟擊與化學(xué)反應(yīng)兩部份刻蝕機制。
在氧化物中開窗口的過程,可能導(dǎo)致氧化物—硅界面層附近的Si0處發(fā)生鉆蝕。在極端情況下,可以導(dǎo)致氧化物層的脫落。在淺擴散高速晶體管的制造中有時會遇到這一問題。薄膜材料刻蝕所用的化學(xué)物與溶解這一類物體的材料是相同的,其作用是將材料轉(zhuǎn)變成可溶性的鹽或復(fù)合物。對于每種材料,都有多種刻蝕化學(xué)物可選用,它們的特性取決于膜的參數(shù)(如膜的微結(jié)構(gòu)、疏松度和膜的形成過程),同時也取決于所提供的前加工過程的性質(zhì)。它一般有下述特點:(1)膜材料比相應(yīng)的體材料更容易刻蝕。因此,必須用稀釋的刻蝕劑,以便控制刻蝕速率。(2)受照射的膜一般將被迅速刻蝕。這種情況,包括離子注入的膜,電子束蒸發(fā)生成的膜,甚至前工序中曾在電子束蒸發(fā)環(huán)境中受照射的膜。而某些光刻膠受照射則屬于例外,因為這是由于聚合作用而變得更難刻蝕的緣故。負性膠就是一例。(3)內(nèi)應(yīng)力大的膜將迅速被刻蝕。膜的應(yīng)力通常由沉積溫度、沉積技術(shù)和基片溫度所控制。(4)微觀結(jié)構(gòu)差的薄膜,包括多孔膜和疏松結(jié)構(gòu)的膜,將被迅速刻蝕。這樣的膜,??梢酝ㄟ^高于生長溫度的熱處理使其致密化。鈍化層基本的刻蝕劑是氫氟酸,它有刻蝕二氧化硅而不傷及硅的優(yōu)點
干法刻蝕是芯片制造領(lǐng)域較主要的表面材料去除方法,擁有更好的剖面控制。干刻蝕法按作用機理分為:物理刻蝕、化學(xué)刻蝕和物理化學(xué)綜合作用刻蝕。物理和化學(xué)綜合作用機理中,離子轟擊的物理過程可以通過濺射去除表面材料,具有比較強的方向性。離子轟擊可以改善化學(xué)刻蝕作用,使反應(yīng)元素與硅表面物質(zhì)反應(yīng)效率更高。綜合型干刻蝕法綜合離子濺射與表面反應(yīng)的優(yōu)點,使刻蝕具有較好的選擇比和線寬控制。在集成電路制造過程中需要多種類型的干法刻蝕工藝,應(yīng)用涉及硅片上各種材料。被刻蝕材料主要包括介質(zhì),氮化硅材料刻蝕外協(xié)、硅和金屬等,氮化硅材料刻蝕外協(xié),通過與光刻、沉積等工藝多次配合可以形成完整的底層電路、柵極,氮化硅材料刻蝕外協(xié)、絕緣層以及金屬通路等。刻蝕是用化學(xué)或物理方法有選擇地從硅片表面去除不需要的材料的過程。濕法刻蝕在半導(dǎo)體工藝中有著普遍應(yīng)用:磨片、拋光、清洗、腐蝕。
等離子刻蝕是將電磁能量(通常為射頻(RF))施加到含有化學(xué)反應(yīng)成分(如氟或氯)的氣體中實現(xiàn)。等離子會釋放帶正電的離子來撞擊晶圓以去除(刻蝕)材料,并和活性自由基產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng),與刻蝕的材料反應(yīng)形成揮發(fā)性或非揮發(fā)性的殘留物。離子電荷會以垂直方向射入晶圓表面。這樣會形成近乎垂直的刻蝕形貌,這種形貌是現(xiàn)今密集封裝芯片設(shè)計中制作細微特征所必需的。一般而言,高蝕速率(在一定時間內(nèi)去除的材料量)都會受到歡迎。反應(yīng)離子刻蝕(RIE)的目標是在物理刻蝕和化學(xué)刻蝕之間達到較佳平衡,使物理撞擊(刻蝕率)強度足以去除必要的材料,同時適當?shù)幕瘜W(xué)反應(yīng)能形成易于排出的揮發(fā)性殘留物或在剩余物上形成保護性沉積(選擇比和形貌控制)。采用磁場增強的RIE工藝,通過增加離子密度而不增加離子能量(可能會損失晶圓)的方式,改進了處理過程。物理上,等離子體刻蝕劑由反應(yīng)室、真空系統(tǒng)、氣體供應(yīng)、終點檢測和電源組成。干法刻蝕優(yōu)點是:選擇比高。湖南氧化硅材料刻蝕加工廠商
刻蝕成了通過溶液、反應(yīng)離子或其它機械方式來進行剝離、去除材料的一種統(tǒng)稱。湖南氧化硅材料刻蝕加工廠商
等離子體刻蝕機要求相同的元素:化學(xué)刻蝕劑和能量源。物理上,等離子體刻蝕劑由反應(yīng)室、真空系統(tǒng)、氣體供應(yīng)、終點檢測和電源組成。晶圓被送入反應(yīng)室,并由真空系統(tǒng)把內(nèi)部壓力降低。在真空建立起來后,將反應(yīng)室內(nèi)充入反應(yīng)氣體。對于二氧化硅刻蝕,氣體一般使用CF4和氧的混合劑。電源通過在反應(yīng)室中的電極創(chuàng)造了一個射頻電場。能量場將混合氣體激發(fā)或等離子體狀態(tài)。在激發(fā)狀態(tài),氟刻蝕二氧化硅,并將其轉(zhuǎn)化為揮發(fā)性成分由真空系統(tǒng)排出。氮化鎵材料的刻蝕需要使用氧化硅作為掩膜來刻蝕,而氧化硅的刻蝕需要使用Cr充當硬掩模。湖南氧化硅材料刻蝕加工廠商
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