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等离子清洗机可以改变氮化硅层的形貌?

发布时间:2019-09-20 点击次数:383

等离子清洗机可以实现表面清洗、表面活化、表面刻蚀以及表面涂镀的功能,根据所需处理的材料与目的不同,等离子清洗机可以实现不同的处理效果。等离子清洗机在半导体行业中的应用有等离子刻蚀、显影、去胶、封装等。真空等离子清洗机的刻蚀工艺在半导体集成电路中,既可以刻蚀表层的光刻胶,也能够刻蚀下层的氮化硅层,通过对真空等离子清洗机的部分参数调整,是能够形成一定的氮化硅层形貌,即侧壁蚀刻倾斜度。


1 氮化硅材料特点

氮化硅(Si3N4)是目前炙手可热的新材料之一,具有密度小、硬度大、弹性模量高、热稳定性好等特点,在诸多领域都有应用。在晶圆制造中,氮化硅可替代氧化硅使用,因其硬度高,可在晶圆表面形成非常薄的氮化硅薄膜(在硅片加工中,应用最为广泛的描述薄膜厚度的单位是埃),厚度约在数十埃,保护表面,避免划伤,此外其突出的绝缘强度和抗氧化能力也能够很好地达到隔离的效果。氮化硅的不足在于,其流动性不如氧化物,难以刻蚀,采用等离子刻蚀可以克服刻蚀上的难点。

等离子改变氮化硅材料

2 等离子体刻蚀原理和应用

等离子刻蚀是通过化学作用或者物理作用,或者物理和化学共同作用来实现的。反应腔室内的气体辉光放电,包括离子、电子及游离基等活性物质的等离子体,通过扩散作用吸附到介质表面,与介质表面原子发生化学反应,形成挥发性物质。同时高能离子在一定压力下对介质表面进行物理轰击和刻蚀,去除再沉积的反应产物和聚合物。通过化学和物理的共同作用来完成对介质层的刻蚀。

等离子体刻蚀原理

刻蚀作为晶圆制造工艺中重要的一种,是微电子IC制造工艺以及微纳制造工艺中的一种相当重要的步骤,一般在光刻胶涂布和光刻显影之后,以光刻胶作为掩膜,通过物理溅射和化学作用将不需要的金属去除,其目的是为了形成与光刻胶图形相同的线路图形。等离子刻蚀是主流的干式刻蚀,因其具有较好的刻蚀速率以及良好的方向性,目前已逐渐替代湿法刻蚀。

3 形成氮化硅侧壁蚀刻倾斜度的影响参数

真空等离子清洗机的刻蚀工艺在半导体集成电路中,既可以刻蚀表层的光刻胶,也能够刻蚀下层的氮化硅层,同时还需防止对硅衬底有刻蚀损伤,为达到多项精确的工艺要求。在我们若干实验测试中发现,改变真空等离子清洗机的部分参数,不仅达到上述的刻蚀要求,同时能够形成一定氮化硅层的形貌,即侧壁蚀刻倾斜度。

等离子工艺

其意义在于,当氮化硅侧壁具有一定的倾斜度,能够有效降低金属镀膜层在阶梯覆盖时出现断裂的几率,从而改善集成电路中工艺金属线路内部断裂的问题。如下所示是氮化硅侧壁垂直和具有一定倾斜度的示意图:

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