反应离子刻蚀
反应离子刻蚀(RIE〕系统结合等离子体刻忡和离子束刻蚀原理。系统在结构上与等离子体刻蚀系统相似,但具有离了铣的能力。两种原理的结合突出了它们各自的优点,化学等离子刻蚀和离子铣的方向性。R正系统的一个主要巛是在刻蚀硅层上的二氧化硅层。它们的结合使得选择比提高到35:l.而在只有等离子体刻蚀时为10:l,RIE系统己成为用于最先进生产线中的刻蚀系统。

 

干法刻蚀中光刻胶的影响

对于湿法和十法刻蚀两种工艺,有图形的光刻胶层是受青徕的刻蚀阻挡层。在湿法刻蚀中,对于光刻餃层几乎没有来自刻蚀剂的刻蚀。然而在十法刻蚀中,残留的氧气会刻蚀光刻胶层。光刻胶层必须保持足够厚以应付刻蚀剂的刻蚀而不至于变薄出现空洞。有些结构使用淀积层作为刻阻挡层来避免光刻胶层的损失。

温度

另一个与光刻胶相关的干法刻蚀问题是光刻胶烘焙。在干法刻蚀反应室内,温度可升高到200℃,一定的温度可把光刻胶烘焙至一个难以从晶去除的状态。冉一个和温度相关的问题是光刻胶的流动傾向而使图形畸变。
等离子体刻蚀中一个不希望的影响是侧壁聚合物(sidewall polymer)淀积在刻蚀图形的侧壁,聚合物来自光刻胶。在接下来的氧气等离子体光刻胶去除工序中,聚合物沉积可变成金属氧化物而难以去掉。

 

光刻胶的去除

刻蚀之后,图形成为晶圆最表层永久的一部分。作为刻蚀阻挡层的光刻胶层不再需要了,而要从表面去掉。传统的方法是用湿法化学工艺将其去除。尽管有一些问题,湿法化学液在前端工艺线(OL)中是较受欢迎的方法,因为表面和MOS榍极暴露并易于受到等离子体损伤。氧气等离子体去除光刻胶层的使用正在增加,它主要用于后端工艺线(BEOL)中,这是因为嵫感器件被介质和金属表层覆盖住。

MOS管

有许多不同的化学品被用于去除工艺。对它们的选择依据晶员表层(在光刻胶层下)、产品考虑、光刻胶极性和光刻胶状态(参见图9.27)0一系列不同的工艺:湿法刻烛、干法刻蚀和离子注入之后,晶罢表层的光刻胶都需要去掉。根据先前工艺的不同会有不同程度的困难。高温硬烘焙.等离子体触的残留物和側壁聚合物,以及由离子注人导致的硬壳都会对光刻胶去除工艺带来挑战。

 

一般地,光到胶去除剂被分成綜合去除剂和专用于正光刻胶及负光刻胶的去除剂。它们也根据晶圆表层类型被分成:有金属的或无金属的。

由于以下的原因湿法去除而得到青脒:

l.有很长的工艺历史。

2.成本有效性好。

3.可有效去除金属离子。

4.低温度工艺,并且不会将晶圆暴露于可能的损伤性辐射。

无金属表面的湿法去除

硫酸和氧化剂溶液.硫酸和氧化剂溶液(过氧化氢或过硫酸忮“)是最常用的去除无金属表面(nonmetallicsurfaces)光刻胶层的去除剂。无金属表面是二氧化硅、氮化硅或多晶硅。这种溶液可去除负光刻胶和正光刻胶。相同的化学溶液和工艺用于预炉管清洗晶圆中。

硫酸

硝酸有时作为在硫酸清洗池中的添加氧化剂。典型的混合比为10囗。硝酸有一个缺点是会把清洗池变成淡橘黄色,而遮蓋住池中碳的积累。发烟硝酸在欧洲和日本被用做去除剂。所有这些溶液都以氧化机理来溶解光刻胶。

有金属表面的湿法化学去除

从有金属表面去除光刻胶是一个比较困难的工作,因为金属会受到侵蚀或氧化。有4种类型的液体化学品用于去除有金属表面的光刻胶:

1.有机去除剂。

2.溶剂去除剂。

3.溶剂/胺去除剂。

4·特殊去除剂。

酚有机去除:有机去除剂包含磺釅有机酸)和氯化碳氢溶剂的组合。配方要求苯酚形成可冲洗的溶液。在20也纪70年代,由于对这些配方中有毒成分的担心而导致了磺酸、非酚的、非氯化的“去除剂的开发。去除光刻胶要求将溶液加热到℃℃的范围。工艺中常使用两个或三个加热的去除池。清洗以两步进行.第一步是溶剂,然后用水清洗,其后是干燥工序。

溶液/胺去除剂:正光刻腋的优点之一是它们易于从晶圆表面去除。未经硬烘焙过的正光刻胶层可以很容易地用丙授泡的方法从晶圆表面去除掉。遗憾的是,丙酮容易发生火灾,不建议使用。

晶圆

几个制造商供应基于溶剂和有机胺溶液仅用于正光刻胶去除剂。N-甲基吡咯烷(NMP)是使用最多的溶剂。其他的还有二甲亚砜(DMSO),磺胺,dimethylforamide(DMF),或二甲基乙酰胺(DMAC〕。这些去除剂是有效的,用水清洗并可排泄掉。去除剂可能被加热来增加去除速率/或以去除经高温硬烘焙过的光刻胶层。溶剂和溶剂/胺去除剂以化学溶解的机理来去除光胶。

特殊湿法去除:一系列的液体化学去除剂被廾发,以解决特殊问题。其中之一是一种基于羟胺(HDA)的正胶去除剂。另一种化学品依赖于螯合中介来化学地约束溶液中的金属污染。去除剂会去掉等离子体刻蚀的残余物和未被溶剂/胺去除剂去掉的聚酰亚胺。其他的去除剂包括腐蚀抑剂。