等离子体刻蚀

等离子体刻蚀 邵爱军邵爱军 1 什么是等离子体？ • 随着温度的升高，一般物质依次表现为固 体、液体和气体。它们统称为物质的三态 。 • 当气体的温度进一步升高时，其中许多， 甚至全部分子或原子将由于激烈的相互碰 撞而离解为电子和正离子。这时物质将进 入一种新的状态，即主要由电子和正离子 （或是带正电的核）组成的状态。这种状 态的物质叫 等离子体等离子体 。它可以称为物质的 第四态。 2 等离子体的应用 3 等离子体的产生 4 等离子体刻蚀原理 • 等离子体刻蚀是采用高频辉光放电反应， 使反应气体激活成活性粒子，如原子或游 离基，这些活性粒子扩散到需刻蚀的部位 ，在那里与被刻蚀材料进行反应，形成挥 发性反应物而被去除。 • 这种腐蚀方法也叫做干法腐蚀。 5 等离子体刻蚀反应 6 • 首先，母体分子 CF4在高能量的电子的碰撞作用下 分解成多种中性基团或离子。 • 其次，这些活性粒子由于扩散或者在电场作用下 到达 SiO2表面，并在表面上发生化学反应。 • 生产过程中，在中 CF4掺入 O2，这样有利于提高 Si 和 SiO2的刻蚀速率。 7 等离子体刻蚀工艺 • 装片 在待刻蚀硅片的两边，分别放置一片与硅 片同样大小的玻璃夹板，叠放整齐，用夹 具夹紧，确保待刻蚀的硅片中间没有大的 缝隙。将夹具平稳放入反应室的支架上， 关好反应室的盖子。 8 • 工艺参数设置 负载 容量 （片） 工作气体流量（ sccm） 气 压 （ Pa） 辉 光功 率（ W） 反射功率 （ W） CF4 O2 N2 200 184 16 200 120 650~750 0 工作 阶 段 时间 （分 钟 ） 辉 光 颜 色 预 抽 主抽 充气 辉 光 充气 腔体内呈乳白色，腔 壁 处 呈淡紫色 0.2~0.4 2.5~4 2 10~14 2 *可根据生产实际做相应的调整 • 刻蚀 9 检验方法 • 冷热探针法 冷热探针法测导电型号 10 检验原理 • 热探针和 N型半导体接触时，传导电子将 流向温度较低的区域，使得热探针处电子 缺少，因而其电势相对于同一材料上的室 温触点而言将是正的。 • 同样道理， P型半导体热探针触点相对于 室温触点而言将是负的。 • 此电势差可以用简单的微伏表测量。 • 热探针的结构可以是将小的热线圈绕在一 个探针的周围，也可以用小型的电烙铁。 11 检验操作及判断 • 确认万用表工作正常，量程置于 200mV。 • 冷探针连接电压表的正电极，热探针与电压表的负极相 连。 • 用冷、热探针接触硅片一个边沿不相连的两个点，电压 表显示这两点间的电压为正值，说明导电类型为 p，刻 蚀合格。相同的方法检测另外三个边沿的导电类型是否 为 p型。 • 如果经过检验，任何一个边沿没有刻蚀合格，则这一批 硅片需要重新装片，进行刻蚀。 12