POLYSIN腐蝕工藝培訓(xùn)update

1、POLY/SIN 腐蝕工藝簡(jiǎn)介1WHAT IS ETCH？什么是腐蝕？ 腐蝕就是通過一定的方法（化學(xué)藥液，特氣等）把光刻曝光顯影后形成的圖形轉(zhuǎn)移到硅片上，從而形成管芯的各種結(jié)構(gòu)和圖形。 2ETCH BASE PARAMETER腐蝕速率（ETCH RATE）=單位時(shí)間內(nèi)同種襯底損失掉的厚度； E/R=（A-B）/ETCH TIMEAB3ETCH BASE PARAMETER腐蝕速率的均勻性（UNIF）=在同一硅片不同位置的腐蝕速率的差異；UNIF=MAX E/R（1，5）MIN E/R（1，5）/2AVG E/R（1，5） 1 2 3 4 54ETCH BASE PARAMETER選擇比（SEL

2、ECITY）=在同樣腐蝕條件下，不同材料的腐蝕速率的比值。SEL A/B= （E/R A）/（E/R B）選擇比反映腐蝕過程中對(duì)另一種材料（光刻膠或襯底）的影響。材料A 材料B5ETCH BASE PARAMETER形貌（PROFILE）=反映腐蝕后硅片表面的地貌特征；負(fù)載效應(yīng)=反映不同光刻圖形（即PR/ETCH RATIO）對(duì)腐蝕速率，形貌等的影響。條寬損失（CD LOSS）=腐蝕對(duì)圖形條寬的影響。 CD LOSS=FINAL CDPHOTO CD6ETCH BASE PARAMETER各向同性腐蝕=腐蝕速率在縱向和橫向上均一樣的腐蝕；如濕法腐蝕就是各向同性腐蝕。襯底PR腐蝕后7ETCH B

3、ASE PARAMETER各向異性腐蝕=腐蝕速率在縱向和橫向上不一樣的腐蝕，一般縱向速率遠(yuǎn)大于橫向速率；如大部分干法腐蝕就是各向異性腐蝕。襯底PR腐蝕后8PROFILE9Etchrate Microloading orAspect Ratio Dependency10Pro110.5 m 0.5 m1 m1 mPro12POLYSILICON通?？蓳脚穑?，磷等傳導(dǎo)材料，阻抗可通過摻雜程度來調(diào)整耐高溫在MOS device中可做柵極，電阻，電容或連線等13POLY etch requirementEtch ratesSelectivities (to mask and substrate) U

4、niformities (within wafer, wafer-to-wafer)CD biasFeature profilesLoading effectsParticles14Poly etch(dry etch)Equipment:P5kdps15P5K CHAMBERgaspumpwafercathode16Ionizationeeeee17Ionizatione18Ionizatione19Ionizationee20Ionizationeeee21Ionizationeeeeeeee22Psourcewaferinductivesource definesion densityc

5、apacitive rf biasdefines ion energyPbiasThe DPS Chamber Principle23plain POLY腐蝕主要工藝步驟STEP1:BT(Break Through)CF4 主要用于STEP1 ，以去除POLY 表面的一層自然氧化層。24plain POLY腐蝕主要工藝步驟STEP2:ME(Main Etch)一般來說，POLY-Si刻蝕主要采用CL2和HBr，其中 CL2 是主要反應(yīng)氣體，HBr是第二反應(yīng)物。HBr不但與Si發(fā)生反應(yīng)，生成不易揮發(fā)的SiBrx，淀積在POLY-SI 的側(cè)壁，有效屏蔽橫向腐蝕，它還能與光刻膠反應(yīng)，生成聚合物，保護(hù)

6、光刻膠，提高多晶硅對(duì)光刻膠的選擇比。CL原子與SI發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成可揮發(fā)的SiCLx化合物，其反應(yīng)方程式為：Si + XCL SiCLx Si + XBr SiBrx25plain POLY腐蝕主要工藝步驟POLY工藝main etch time通常采用終點(diǎn)控制，常用探測(cè)波長有4705（cl*)，2880(si*)4705在曲線上升沿終止工藝2880在曲線下降沿終止工藝26Single POLY腐蝕主要工藝步驟STEP3:OE(Over Etch) 將POLY完全腐蝕干凈，此步腐蝕工藝中加入He-O2的混合氣體，能有效提高POLY對(duì)SiO2的選擇比27PROFILEDENSEOPEN28工藝能

7、力（DPS為例）WSI MEChamber AChamber BE/RUnif（%）E/RUnif(%)WSI3154.903.013107.843.14POLY2519.252.322567.212.30PR2332.452.532178.342.31SEL WSI/POLY1.251.21SEL WSI/PR1.351.4329PROFILEDENSEOPEN30在線監(jiān)測(cè)手段*殘氧測(cè)量*顯微鏡檢查*KLA監(jiān)測(cè)31注： 殘氧的測(cè)量是采用橢偏光測(cè)量方法。這種方法是利用橢圓偏振光照射到被樣品表面，觀測(cè)反射偏振狀態(tài)的改變，從而能測(cè)定樣品固有光學(xué)參數(shù)（折射率和消光系數(shù)）或者樣品上膜層的厚度。32Po

8、ly 殘留圖例 暗場(chǎng)下異常圖片POLY在暗場(chǎng)下通常是有顏色的粗糙點(diǎn)狀物，顏色根據(jù)膜厚不同而有所不同 暗場(chǎng)下正常圖片當(dāng)POLY刻蝕干凈時(shí)在暗場(chǎng)下應(yīng)為平滑的黑色33Poly 殘留圖例 明場(chǎng)下異常圖片 表面較粗糙 明場(chǎng)下正常圖片 表面平滑 34Poly 殘留圖例 暗場(chǎng)下局部點(diǎn)狀殘留與POLYMER相類似，需在明場(chǎng)下進(jìn)一步確認(rèn) 明場(chǎng)下局部點(diǎn)狀殘留在高倍鏡下為亮點(diǎn)，而POLYMER在明場(chǎng)下通常為黑色35SIN刻蝕CMOS工藝最常用的隔離技術(shù)就是LOCOS（硅的選擇氧化）工藝，以氮化硅為掩膜實(shí)現(xiàn)了硅的選擇氧化，在這種工藝中，除了形成有源晶體管的區(qū)域以外，在其它所有重?fù)诫s硅區(qū)上均生長一層厚的氧化層，稱為隔離或場(chǎng)氧化層。 在SIN腐蝕工藝中，場(chǎng)區(qū)上的SIN全部被腐蝕，只留下有源區(qū)上的SIN。在長完場(chǎng)氧后，有源區(qū)上的SIN被全部剝掉。36SIN ETCHEquipmentENP5K01(mxp): 主要刻蝕氣體：SF6ENP5K02(mxp+)：主要刻蝕氣體：CHF3，CF4，O2，AR，CH3F（可