湿法与干法刻蚀:先分清什么
湿法刻蚀通过液相反应去除材料;干法刻蚀使用气相物种,并可能结合化学反应与离子轰击。这些名称说明工艺类别,本身不能确定材料选择比、侧壁形状或是否无损伤。比较时先写清需要去除什么、保留什么,以及反应物能到达哪些表面。
面对一个去除任务,关键是机理如何产生所需结果。整片膜层剥离与图形开口,即使去除同一种材料,也可能提出不同要求。下面先拆分这些要求,再把它们放回工艺流程中理解。
Process map · 流程地图
从去除任务开始
设想一层待去除的膜覆盖在需要保留的第二种材料上。第一个问题是:目标膜能否清除,同时让下层膜或掩模的损耗保持在可接受范围?选择比比较的是特定条件下两种材料的去除速率,不是“湿法”或“干法”名称附带的固定性质。
再加上一层图形掩模。即使掩模本身没有消失,其边缘下方的侧向去除也可能改变最终开口。这属于轮廓问题,与材料速率比较不同。一种工艺可以明显区分两种材料,同时仍向侧面刻蚀目标膜;反过来,具有方向性的工艺也可能消耗掩模或损伤暴露表面。术语和几何关系可接着看刻蚀选择比与各向异性。
把任务写成三句话:去除这层膜;保留这些相邻表面;留下这种目标形状。先让约束清楚,再比较工艺类别。
比较可达性、反应和产物移除
湿法过程中,液体需要接触目标表面,反应物需要到达那里,反应产物也需要离开。化学反应有利,并不能单独证明每个暴露区域都能均匀去除;可达性与传输仍是解释的一部分。湿法刻蚀概述进一步说明液相机理。
在等离子体干法过程中,活性中性物种提供化学作用,离子可以提供具有方向性的能量。两者可能相互配合:轰击可以促进反应,也可以去掉朝向离子通量的表面上的抑制层。这有助于解释同一图形的底部与侧壁为何表现不同,却不意味着所有干法工艺都采用相同的作用平衡,或都能得到竖直侧壁。
把去除不完全和非目标材料损耗分开观察。残留可能说明目标尚未清除;相邻表面变化则说明该表面保护不足。任何一项观察都不能单独确定化学体系,也不能证明换一个工艺类别就能解决任务。
用两个反例检验分类
湿法并非总是各向同性。 某些晶体硅湿法刻蚀依赖晶体取向,不同晶面的反应表现不同,因而不能用“液体在所有方向刻得一样快”的通则解释轮廓。这个例外也不能确定非晶氧化物或所有湿法化学体系的行为。
干法并非总有方向性。 气相中性物种的化学去除可以到达侧向表面。离子辅助方向性需要机理证据,不能由“干法”名称直接保证。同样,具有方向性的去除也不能证明选择比高或界面没有损伤。
| 观察 | 有助于确认什么 | 仍然不知道什么 |
|---|---|---|
| 目标清除后,相邻膜仍保留 | 所观察任务中的材料区分能力 | 侧向轮廓、其他区域损耗及工艺边界 |
| 开口的侧向钻蚀较小 | 该图形中的方向性 | 掩模消耗与界面损伤 |
| 不同硅晶面的退缩不同 | 与取向有关的去除 | 其他材料或化学体系的行为 |
这些是判断观察含义的例子,不是选配方的步骤。均匀性、重复性、通量和废弃物都需要具体应用证据,不能断言一整类工艺全面胜出。
在流程图中读材料交接
公开的40nm BSI CMOS图像传感器概览在侧墙模块摘要中展示垫氧化物沉积、氮化硅沉积和氮化硅各向异性回刻。利用这些可见名称,分开薄膜形成与后续塑形去除任务。名称说明预期职责,不能确定化学体系或实测轮廓。
学习任务是区分先沉积的膜层与随后执行的去除操作,再说明哪种相邻结构需要继续发挥作用。公开模块摘要提供流程位置,上文的机理比较提供需要追问的问题;它不是完整步骤序列。详细课程步骤的访问遵循本站当前权限。
参考来源
Silicon VLSI Technology - Full
James D. Plummer, Michael D. Deal, Peter B. Griffin
Silicon VLSI Technology · ISBN 978-0130850379