看了半天上周讲的刻蚀工艺,整理几个问题。
1、湿法刻蚀
湿法刻蚀比较早出现,利用液态的反应物来去掉特定的物质,一般是酸溶液,其实就是腐蚀掉一部分材料。
选择性可以很好,但是各向异性会比较差。成本低且简单,还可以很快(但控制性较弱)。
针对Si、二氧化硅、氮化硅、铝等会有不同的溶液来做。
2、湿法刻蚀与硅晶向的关系
这里涉及到了反应的原理和硅的晶体结构,有点难了说实话。
3、大马士革工艺
有时间详细整理一下
4、干法刻蚀
干法刻蚀本质上还是化学刻蚀,干法这个名字很容易让人以为是物理刻蚀,类似溅射一样把材料打下来,但实际上一般不会这样做刻蚀。因为虽然看似各向异性很强(其实并不一定很强),但损伤很大,且选择性几乎没有。
干法刻蚀通俗来讲其实是气体刻蚀,用气态反应物来反应掉材料。一般是利用等离子体来做,当然也可以不用等离子体,直接放气体,但比较少见,且一般需要超高温,对器件不好。所以只讨论等离子体刻蚀。
等离子干法刻蚀的机制是: 气体成分有离子、分子、自由基,离子不参与反应,自由基活性很高。离子被电场加速,而中性粒子靠扩散。
实际上,由于是气体刻蚀,反应物到达表面有不同的角度,因此倾向于各向同性。
5、IEE 离子增强刻蚀
RIE(活性离子刻蚀)是IEE的一种,应用广泛,离子密度低,能量也低,离子是辅助作用。
由于侧壁保护机制,会有很好的各向异性。
6、等离子刻蚀中能量和气压的关系
低压环境会提升平均自由程,会使得粒子撞击的能量和方向性都更好,但是选择性变差,反应会变慢,因为低压下离子密度也低。
高压下,平均自由程更低,倾向于各项同性化学刻蚀。
结论是,低压情况下,尽量提高离子密度。
因此会产生HDP系统(高等粒子密度刻蚀)
RIE中,想要大的离子密度,必也会导致大的离子能量。但是在HDP中,两个量可以独立调节,可以产生大的离子通量且不会能量过大,导致衬底损伤。
因此最终的结果是,我们产生的离子束有大的粒子通量,小的能量,同时整体的压强很小。
HDP之所以与RIE不同,在设备上是因为HDP使用的是双源,一个控制通量,一个控制加速。RIE为单源。
具体的ECR和ICP就先不说了。
7、总结
湿法刻蚀、等离子刻蚀、反应离子刻蚀、HDP、溅射 几种方法
选择性从高到低
能量从低到高
压强从高到低
各向异性从低到高