半導體制程培訓CMP和蝕刻pptx

1、半導體制造工藝流程半導體制造工藝流程讓我們和邁博瑞一起成長 Richard_Liu半導體制造工藝流程半導體制造工藝流程讓我們和邁博瑞一起成長 Richard Liu半導體制造工藝流程半導體制造工藝流程刻蝕刻蝕刻蝕Etch，它是半導體制造工藝，微電子IC制造工藝以及微納制造工藝中的一種相當重要的步驟。是與光刻相聯(lián)系的圖形化pattern處理的一種主要工藝。*實際上狹義理解就是光刻腐蝕，先通過光刻將光刻膠進行光刻曝光處理，然后通過其它方式實現腐蝕處理掉所需除去的局部。隨著微制造工藝的開展。*廣義上來講，刻蝕成了通過溶液、反響離子或其它機械方式來剝離、去除材料的一種統(tǒng)稱，成為微加工制造的一種普適叫法

2、?？涛g2半導體制造工藝流程半導體制造工藝流程干法刻蝕 利用等離子體將不要的材料去除亞微米尺寸下刻蝕器件的最主要方法。濕法刻蝕 利用腐蝕性液體將不要的材料去除。顯而易見，它們的區(qū)別就在于濕法使用溶劑或溶液來進行刻蝕。濕法刻蝕是一個純粹的化學反響過程，是指利用溶液與預刻蝕材料之間的化學反響來去除未被掩蔽膜材料掩蔽的局部而到達刻蝕目的?？涛g種類半導體制造工藝流程半導體制造工藝流程優(yōu)點：各向異性好，選擇比高，可控性、靈活性、重復性好，細線條操作平安，易實現自動化，無化學廢液，處理過程未引入污染，潔凈度高。缺點：本錢高，設備復雜。干法刻蝕方式：濺射與離子束銑蝕 等離子刻蝕Plasma Etching 高

3、壓等離子刻蝕 高密度等離子體HDP刻蝕 反響離子刻蝕RIE干法刻蝕半導體制造工藝流程半導體制造工藝流程濕法刻蝕在半導體工藝中有著廣泛應用：磨片、拋光、清洗、腐蝕。優(yōu)點是選擇性好、重復性好、生產效率高、設備簡單、本錢低缺點是：鉆刻嚴重、對圖形的控制性較差，不能用于小的特征尺寸；會產生大量的化學廢液。濕法刻蝕半導體制造工藝流程半導體制造工藝流程同性刻蝕半導體制造工藝流程半導體制造工藝流程 什么是什么是Plasma Plasma就是等離子體(臺灣一般稱為電漿), 由氣體電離后產生的正負帶電離子以及分子, 原子和原子團組成. 只有強電場作用下雪崩電離發(fā)生時, Plasma才會產生. 氣體從常態(tài)到等離子

4、體的轉變, 也是從絕緣體到導體的轉變. Plasma 一些例子: 熒光燈,閃電等.energygasplasmaeeee半導體制造工藝流程半導體制造工藝流程半導體制造工藝流程半導體制造工藝流程等離子刻蝕過程半導體制造工藝流程半導體制造工藝流程CMP化學機械平坦化 化學機械平坦化 Chemical-Mechanical Planarization, CMP，又稱化學機械研磨Chemical-Mechanical Polishing，是半導體器件制造工藝中的一種技術，使用化學腐蝕及機械力對加工過程中的硅晶圓或其它襯底材料進行平坦化處理。半導體制造工藝流程半導體制造工藝流程CMP半導體制造工藝流程半

5、導體制造工藝流程1、平坦化有關的術語；2、傳統(tǒng)的平坦化技術；3、化學機械平坦化機理；4、化學機械平坦化應用。半導體制造工藝流程半導體制造工藝流程未平坦化平滑處理局部平坦化全局平坦化半導體制造工藝流程半導體制造工藝流程p+ 硅襯底硅襯底p 外延層外延層場氧化層場氧化層n+n+p+p+n-阱阱ILD氧化硅氧化硅墊氧墊氧氧化硅氧化硅Metal氮化硅氮化硅頂層頂層柵氧化層柵氧化層側墻氧化層側墻氧化層金屬化前氧化層金屬化前氧化層PolyMetalPolyMetal單層金屬IC的外表起伏剖面半導體制造工藝流程半導體制造工藝流程SiO2反刻后的形貌反刻后的形貌光刻膠或光刻膠或SOGSiO2平坦化的材料平坦化

6、的材料不希望的起伏不希望的起伏傳統(tǒng)的平坦化技術反刻半導體制造工藝流程半導體制造工藝流程BPSG回流的平滑效果回流的平滑效果BPSG淀積的層間介質淀積的層間介質傳統(tǒng)的平坦化技術玻璃回流半導體制造工藝流程半導體制造工藝流程ILD-1ILD-2淀積淀積3)ILD-1SOG1)ILD-1烘烤后的烘烤后的SOG2)傳統(tǒng)的平坦化技術旋涂膜層半導體制造工藝流程半導體制造工藝流程有兩種CMP機理可以解釋是如何來進行硅片外表平坦化的:1) 外表材料與磨料發(fā)生化學反響生成一層相對容易去除的外表層；2這一反響生成的硅片外表層通過磨料中研磨機和研磨壓力與拋光墊的相對運動被機械地磨去。化學機械平坦化機理化學機械平坦化機

7、理半導體制造工藝流程半導體制造工藝流程硅片硅片磨頭磨頭轉盤轉盤磨料磨料磨料噴頭磨料噴頭拋光墊拋光墊向下施加力向下施加力化學機械平坦化原理圖化學機械平坦化原理圖半導體制造工藝流程半導體制造工藝流程研磨液磨料是平坦化工藝中研磨材料和化學添加劑的混合物，研磨材料主要是石英，二氧化鋁和氧化鈰，其中的化學添加劑那么要根據實際情況加以選擇，這些化學添加劑和要被除去的材料進行反響，弱化其和硅分子聯(lián)結，這樣使得機械拋光更加容易。在應用中的通常有氧化物磨料、金屬鎢磨料、金屬銅磨料以及一些特殊應用磨料拋光墊通常使用聚亞胺脂(Polyurethane)材料制造，利用這種多孔性材料類似海綿的機械特性和多孔特性，外表有

8、特殊之溝槽，提高拋光的均勻性，墊上有時開有可視窗，便于線上檢測。通常拋光墊為需要定時整修和更換之耗材，一個拋光墊雖不與晶圓直接接觸，但使用售命約僅為45至75小時。半導體制造工藝流程半導體制造工藝流程研磨液磨料平坦化工藝中研磨材料化學添加劑的混合物其中的化學添加劑那么要根據實際情況加以選擇石英二氧化鋁氧化鈰氧化物磨料金屬鎢磨料金屬銅磨料特殊應用磨料半導體制造工藝流程半導體制造工藝流程氧化硅拋光氧化硅拋光主要被應用于平坦化金屬層間淀積的層間介質ILD。磨料中的水和氧化硅發(fā)生外表水合作用，從而使氧化硅的硬度、機械強度等有效降低，在機械力的作用下將氧化硅去除。半導體制造工藝流程半導體制造工藝流程Si

9、O2 層層拋光墊拋光墊SiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiSiCMP系統(tǒng)系統(tǒng)(5) 副產物去除副產物去除(1) 磨料噴嘴磨料噴嘴副產物副產物(2) H2O & OH- 運動到硅片表面運動到硅片表面 (4) 表面反應和表面反應和 機械磨損機械磨損排水管排水管磨料磨料(3)機械力將磨料壓到硅片中機械力將磨料壓到硅片中Si(OH)4旋轉旋轉SiSiSiCMP氧化硅原理圖半導體制造工藝流程半導體制造工藝流程金屬拋光金屬拋光與氧化硅拋光機理有一定的區(qū)別，采用氧化的方法使金屬氧化物在機械研磨中被去除。半導體制造工藝流程半導體制造工藝流

10、程拋光墊拋光墊2) 機械磨除機械磨除旋轉旋轉1) 表面刻蝕表面刻蝕 和鈍化和鈍化3) 再鈍化再鈍化磨料磨料向下施加力向下施加力金屬金屬氧化硅氧化硅金屬金屬氧化硅氧化硅金屬金屬金屬CMP的原理半導體制造工藝流程半導體制造工藝流程半導體制造工藝流程半導體制造工藝流程清洗在拋光工藝過程中，磨料和被拋光對象都會造成硅片的沾污，清洗的主要目的就是為了去除這些沾污物質，使硅片的質量不致受到影響。所采用到的清洗設備有毛刷洗擦設備、酸性噴淋清洗設備、兆聲波清洗設備、旋轉清洗枯燥設備等。清洗步驟主要有氧化硅清洗、淺溝槽隔離清洗、多晶硅清洗、鎢清洗、銅清洗等。半導體制造工藝流程半導體制造工藝流程應用化學機械拋光主要用于以下幾個方面: 深槽填充的平面化 接觸孔和過孔中的金屬接頭的平面化 生產中間步驟中氧化層和金屬間電介層的平面化 半導體制造工藝流程半導體制造工藝流程CMP技術的優(yōu)點： 1能獲得全局平坦化； 2各種各樣的硅片外表能被平坦化； 3在同一次拋光過程中對平坦化多層材料有用； 4允許制造中采用更嚴格的設計規(guī)那么并采用更多的互連層； 5提供制作金屬圖形的一種方法。 6. 由于減小了外表起伏，從而能改善金屬臺階覆蓋； 7能提高亞微米器件和電路的可靠性、速度和成品率； 8CMP是一種減薄表層材料的工藝并能去除外表缺陷； 9不使用在干法刻蝕工藝中常用的危險氣體。半導體制造工藝流程半導體制造工藝流程