蚀刻与清洗主要按预期的去除任务区分。蚀刻有意去除指定材料,以获得开口、凹陷、暴露表面或其他结构结果;清洗去除不需要的颗粒、残留物或污染物,为下一步准备表面。两者的化学机制可以重叠:清洗可能伴随部分材料蚀刻,整面蚀刻也不一定用于图形转移。真正有用的判断是:什么必须去掉、什么必须留下、什么证据能说明任务完成 。
对照去除任务
| 问题 | 蚀刻 | 清洗 |
|---|---|---|
| 有意去除什么? | 指定薄膜或区域 | 不需要的污染物或工艺残留 |
| 必须保留什么? | 依任务而定的掩模、下层或邻近结构 | 有用的表面与已有结构 |
| 怎样判断完成? | 获得所需开口、暴露、凹陷或剩余薄膜 | 污染减少,同时表面与薄膜保留符合要求 |
表格区分的是目的,不是互斥的设备家族。去残留操作可能通过化学溶解带走薄表层;反过来,为暴露下层而去除整面氧化物,即使没有光刻掩模,也仍然是蚀刻。
Process checkpoint · 工艺坐标
理解 STI Fill Post Clean 的工艺作用
阅读开头目的说明,找出清洗所去除的表面残留与污染,并指出需保留的 STI 填充结构。
与「蚀刻与清洗:去除目的与选择性」相关的流程位置:40nm BSI CMOS Image Sensor · STI · Step 39
为什么不能只看化学品名称
蚀刻剂与材料反应,或辅助其物理去除,使材料离开表面。不同材料的去除速率可能不同。蚀刻选择性是在指定条件下,两种指定材料去除速率的比值 。必须同时说出两种材料;只说“对氧化物有选择性”,却不说明要去掉哪种材料,信息并不完整。
清洗也可通过化学反应,使污染物变得可去除或可溶;颗粒去除还可借助物理作用。教材把清洗的目的表述为去除颗粒、有机物与金属,并未承诺表面材料完全不变 。因此,“湿法”“酸”或“等离子体”都不能单独判定某一步属于蚀刻、清洗还是复合操作。
条件与反例
有利的去除速率比,不代表保留材料零损耗。较慢区域完成之前,表面仍会继续暴露;现有叠层也可能不止两种材料。选择性与方向性是不同属性:选择性高不等于轮廓垂直 。
清洗后颗粒变少,但有用介质被过度侵蚀,仍可能不满足集成目的。蚀刻达到目标薄膜边界,却留下有害残留,也可能需要后续清洗。完成证据应同时覆盖主要任务和保留材料受到的影响。薄膜或轮廓量测回答结构问题,污染量测回答另一类问题 。
用两个具名 STI 工位练习
在免费 40nm BSI CIS 流程中,对照 STI 填充后清洗与湿法去釉蚀刻。登录后可阅读完整步骤说明。
阅读各自开头的目的说明,分别写一句话指出不需要的材料,再写一句指出应保留的材料。填充后清洗讨论的是沉积后表面的残留与污染;去釉蚀刻讨论的是去掉残余氧化物,使后续氮化物剥离能接触其目标。虽然都涉及湿法处理,目的并不相同。本练习只要求辨认目的;这些段落不构成配方、保证选择性或全部后续缺陷论断的认证。
要继续理解物理去除家族,可读湿法与干法蚀刻比较;要继续理解污染控制,可读湿法清洗。本比较把两项任务连接起来,不替代各自的机制解释。
参考来源
Silicon VLSI Technology - Full
James D. Plummer, Michael D. Deal, Peter B. Griffin
Silicon VLSI Technology · ISBN 978-0130850379