离子刻蚀工艺及其发展前景

摘要：

本文着重介绍了微电子工艺中的离子刻蚀工艺的基本概念，分类以及其发展趋势，着重介绍几种离子刻蚀技术如等离子体刻蚀，反应离子刻蚀等等，并且描述今后离子刻蚀的发展方向

关键词：

刻蚀技术，等离子体刻蚀，反应离子束刻蚀，离子刻蚀的发展方向

引言：

刻蚀技术是微电子工艺中一项重要的工艺，刻蚀是用化学或物理方法有选择的从硅片表面去除不需要的材料的过程。在半导体制造中有两种基本的刻蚀工艺：干法刻蚀和湿法刻蚀。干法刻蚀是把硅片表面暴露于气态产生的等离子体，等离子体通过光刻胶中开出的窗口，与硅片发生物理或化学反应，从而去掉暴露的表面材料。湿法刻蚀则是使用液体化学试剂以化学反应去除硅片表面的材料。本文着重干法刻蚀及几种重要刻蚀技术。

正文：

一： 等离子体刻蚀

等离子体刻蚀（也称干法刻蚀）是集成电路制造中的关键工艺之一,其目的是完整地将掩膜图形复制到硅片表面,其范围涵盖前端CMOS栅极（Gate）大小的控制,以及后端金属铝的刻蚀及Via和Trench的刻蚀。

图1显示了这种反应室的剖面示意图和重要的实验参数,它是由下列几项组成：一个真空腔体和真空系统,一个气体系统用于提供精确的气体种类和流量,射频电源及其调节匹配电路系统。

等离子刻蚀的原理可以概括为以下几个步骤：

● 在低压下,反应气体在射频功率的激发下,产生电离并形成等离子体,等离子体是由带电的电子和离子组成,反应腔体中的气体在电子的撞击下,除了转变成离子外,还能吸收能量并形成大量的活性基团（Radicals）

● 活性反应基团和被刻蚀物质表面形成化学反应并形成挥发性的反应生成物 ● 反应生成物脱离被刻蚀物质表面,并被真空系统抽出腔体。

在平行电极等离子体反应腔体中,被刻蚀物是被置于面积较小的电极上,在这种情况,一个直流偏压会在等离子体和该电极间形成,并使带正电的反应气体离子加速撞击被刻蚀物质表面,这种离子轰击可大大加快表面的化学反应,及反应生成物的脱附,从而导致很高的刻蚀速率,正是由于离子轰击的存在才使得各向异性刻蚀得以实现。

自从最初的平行电极型等离子体反应室被用于芯片制造以来,随着芯片尺寸的不断扩大及图