晶圓等離子刻蝕原理

文章出處：等離子清洗機(jī)廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發(fā)表時間：2024-03-18

由于SiC的硬度高，它廣泛的用作金屬、金屬化合物和半導(dǎo)體晶片的研磨、拋光磨料，然而正是這個特性使它很難被酸或堿腐蝕?，F(xiàn)階段SiC刻蝕主流的方式有高溫電化學(xué)腐蝕、激光加工刻蝕或等離子刻蝕。高溫電化學(xué)腐蝕一般對掩模的要求更高，腐蝕的條件較為復(fù)雜且腐蝕深度不好控制；激光加工刻蝕的方式雖然刻蝕深度可以控制，但是其缺點(diǎn)就是刻蝕的均一性與表面會比較粗糙；等離子體刻蝕方式發(fā)展較為成熟且刻蝕速率與刻蝕均一性可控。

晶圓等離子刻蝕原理：

等離子刻蝕的基本原理是利用所需的等離子體對晶圓表面進(jìn)行物理轟擊并且同時發(fā)生產(chǎn)生易于揮發(fā)的化學(xué)反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)對晶圓的刻蝕過程。從這個角度看，加工SiC用等離子體刻蝕技術(shù)是最符合要求的。等離子體刻蝕有兩種作用機(jī)理，一種是濺射，另一種是化學(xué)反應(yīng)，濺射的過程就是通過將正離子加速并穿過正電荷區(qū)域，使其以高動能撞擊基底材料，從而實(shí)現(xiàn)刻蝕的過程，刻蝕結(jié)果表現(xiàn)為各向異性；此外，當(dāng)氣相中的活性中性粒子被材料表面吸收并反應(yīng)時，也會導(dǎo)致刻蝕，這就是化學(xué)反應(yīng)刻蝕。在等離子體容器中刻蝕SiC，需要使用能夠與SiC發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)，并且反應(yīng)產(chǎn)物必須具有揮發(fā)性，以便在反應(yīng)的溫度和壓力條件下能夠從表面揮發(fā)掉，避免殘留物質(zhì)的存在。

在SiC的干法刻蝕中，通常用氟化物作為主刻蝕氣體（NF3和SF6），主要發(fā)生的反應(yīng)是F與Si原子發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生易于揮發(fā)的SiF4，刻蝕氣體雖然NF3刻蝕速率更快，但是其成本太高且安全性較差。同時再添加其它氣體來控制或加強(qiáng)刻蝕（O2，Ar，H2，N2）。
CF 4 +O2 +Si---Si F4 +CO2

等離子刻蝕是半導(dǎo)體制造中必不可少的角色，刻蝕是為了保證掩膜圖形能夠正確復(fù)制到晶圓上，等離子刻蝕能夠快速可靠地對晶圓材料進(jìn)行加工,同時具有選擇性和各向異性,形成光滑、干凈的表面,并且對晶圓襯底的損傷降低到最低程度和制作高的深寬比結(jié)構(gòu),因此等離子刻蝕成為加工晶圓材料的最佳選擇。