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SZFEAT:半導(dǎo)體材料的清洗工藝與刻蝕工藝
時(shí)間:2023-10-19 關(guān)鍵詞:富一達(dá)超聲波清洗機(jī),噴淋清洗機(jī) 瀏覽量:370

SZFEAT:半導(dǎo)體材料的清洗工藝與刻蝕工藝

在半導(dǎo)體制程工藝中,有很多不同名稱的用于移除多余材料的工藝,如“清洗”、“刻蝕”等。如果說“清洗”工藝是把整張晶圓上多余的不純物去除掉,“刻蝕”工藝則是在光刻膠的幫助下有選擇性地移除不需要的材料,從而創(chuàng)建所需的微細(xì)圖案。

一 半導(dǎo)體材料的清洗工藝

   材料的清洗工藝是利用不同清洗試劑和不同的物理方法將半導(dǎo)體材料表面多余的物質(zhì)去除,得到所有表面潔凈的半導(dǎo)體制程。SZFEAT(富怡達(dá)或富一達(dá))在半導(dǎo)體清洗制程提供的設(shè)備有全自動(dòng)超聲波清洗機(jī)、噴淋刷洗設(shè)備、自動(dòng)脫膠清洗機(jī)等精密清洗設(shè)備。

清洗工藝分為化學(xué)清洗和物理清洗兩大類型?;瘜W(xué)清洗又分為酸清洗、堿清洗、水清洗、有機(jī)清洗等各類;物理清洗又分為:超聲波清洗、噴淋清洗、擺動(dòng)清洗、刷動(dòng)清洗、旋轉(zhuǎn)清洗等方式。SZFEAT(富怡達(dá)或富一達(dá))精密清洗裝備結(jié)合上述清洗方式,進(jìn)行優(yōu)化組合,形成特色,且可按用戶需求,按不同清洗方式定制適合不同場(chǎng)景使用的清洗設(shè)備。    

二 半導(dǎo)體材料的刻蝕工藝

   材料的刻蝕工藝就是結(jié)合物理和化學(xué)方法以形成微細(xì)圖案的半導(dǎo)體制程工藝的核心??涛g雖然不能像光刻機(jī)一樣,直接繪制精密的圖形,但可通過調(diào)節(jié)氣體比例、溫度、電場(chǎng)強(qiáng)度和氣壓等各種參數(shù),使晶圓的數(shù)千億個(gè)晶體管具有相同的圖形。

   刻蝕分為濕刻蝕和干刻蝕。濕刻蝕的優(yōu)點(diǎn)是刻蝕速率相當(dāng)快,且只采用化學(xué)方法,所以“選擇比”較高。但其問題是只能進(jìn)行等向性(Isotropic)刻蝕。干刻蝕則泛指采用氣體進(jìn)行刻蝕的所有工藝,即在晶圓上疊加光刻膠“模具”后,將其裸露于刻蝕氣體中的工藝。干刻蝕可分為等離子刻蝕、濺射刻蝕和反應(yīng)性離子刻蝕。與濕刻蝕不同,這些干刻蝕工藝采用各種不同的方式來刻蝕材料,所以,可以一目了然地說明非等向性和等向性刻蝕的特點(diǎn)。例如,采用化學(xué)反應(yīng)的干刻蝕為等向性刻蝕,采用物理反應(yīng)的刻蝕則為非等向性刻蝕。最近,隨著RIE(非等向性高、刻蝕速率高的一種干刻蝕方法)成為主流,干刻蝕具有非等向性的認(rèn)識(shí)已成了一種共識(shí)。

按材料區(qū)分,刻蝕工藝方法大致可分為化學(xué)方法和物理方法兩種

化學(xué)方法就是采用與指定材料易反應(yīng)的物質(zhì)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。光刻膠下面有許多要去除的物質(zhì),如在氧化工藝中生成的氧化膜或在沉積工藝中涂敷的一些其他物質(zhì)等。化學(xué)方法就是采用易與想去除的材料產(chǎn)生反應(yīng),卻不與光刻膠發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì),有針對(duì)性地去除材料。當(dāng)然,根據(jù)要去除的材料,所使用的刻蝕劑(氣體或液體)也不同。常用刻蝕劑有以氟或氯為基礎(chǔ)的化合物等?;瘜W(xué)方法的優(yōu)點(diǎn)是“高選擇比”,可以只去除想去除的材料。

物理方法是借助具有高能量的離子撞擊晶圓表面,以去除材料,這種方法叫濺射刻蝕。該方法先把氣體(主要使用惰性氣體)氣壓降低,再賦予高能量,使氣體分解為原子(+)與電子(-)。此時(shí),朝晶圓方向施加電場(chǎng),原子就會(huì)在電場(chǎng)作用下加速與晶圓發(fā)生沖撞。

這種方法的原理很簡(jiǎn)單,但在實(shí)際工藝中,僅憑這一原理很難達(dá)成目的。低氣壓意味著參加反應(yīng)的氣體量少,刻蝕速率當(dāng)然就會(huì)慢下來。而且,采用物理方法時(shí),會(huì)移除較大面積的本不該去除的材料。物理方法采用強(qiáng)行用力刻出材料的方法,發(fā)生沖撞時(shí)不會(huì)區(qū)分“應(yīng)該”還是“不應(yīng)該”去除的材料。(在后續(xù)介紹沉積工藝的沉積氣體時(shí)也會(huì)說到濺射方法,大家不妨記住,有助于下文的理解。)

因此,在實(shí)際的刻蝕工藝中,我們主要采用將化學(xué)和物理方法相結(jié)合的反應(yīng)性離子刻蝕。它將刻蝕氣體變成等離子,以進(jìn)行刻蝕。具體而言,這種方法在設(shè)備內(nèi)投入混合氣體后,賦予氣體高能量,使其分解為電子、陽離子和自由基。質(zhì)量較輕的電子基本上起不了什么作用,而在電場(chǎng)中向陽離子施加沖向晶圓方向的加速度,就會(huì)發(fā)生物理刻蝕。陽離子具有正電荷,在電場(chǎng)中加速時(shí)方向性很強(qiáng)。

近來,以進(jìn)一步升級(jí)光刻機(jī)來提高密度的方法已達(dá)到了瓶頸??涛g工藝的重要性自然更加突顯。CPUAP等產(chǎn)品中的鰭式場(chǎng)效電晶體就是很好的一個(gè)案例。

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