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芯片光刻的流程详解

七、刻蚀或离子注入

刻蚀(英语:etching)是半导体器件制造中利用化学途径选择性地移除沉积层特定部分的工艺。刻蚀对于器件的电学性能十分重要。如果刻蚀过程中出现失误,将造成难以恢复的硅片报废,因此必须进行严格的工艺流程控制。半导体器件的每一层都会经历多个刻蚀步骤。

刻蚀一般分为电子束刻蚀和光刻,光刻对材料的平整度要求很高,因此,需要很高的清洁度。 但是,对于电子束刻蚀,由于电子的波长极短,因此分辨率与光刻相比要好的多。 因为不需要掩模板,因此对平整度的要求不高,但是电子束刻蚀很慢,而且设备昂贵。

对于大多数刻蚀步骤,晶圆上层的部分位置都会通过“罩”予以保护,这种罩不能被刻蚀,这样就能对层上的特定部分进行选择性地移除。在有的情况中,罩的材料为光阻性的,这和光刻中利用的原理类似。而在其他情况中,刻蚀罩需要耐受某些化学物质,氮化硅就可以用来制造这样的“罩”。


离子注入是一种将特定离子在电场里加速,然后嵌入到另一固体材料之中的技术手段。使用这个技术可以改变固体材料的物理化学性质,现在已经广泛应用于半导体器件制造和某些材料科学研究。离子注入可以导致核转变,或改变某些固体材料的晶体结构。


 八、光刻胶的去除

  光刻胶的主要功能是在整个区域进行化学或机械处理工艺时,保护光刻胶下的衬底部分。所以当以上工艺结束之后,光刻胶应全部去除,这一步骤简称去胶。只有那些高温稳定的光刻胶,例如光敏感聚酰亚胺,可以作为中间介质或缓冲涂层而留在器件上。

为避免对被处理表面的任何损伤,应当使用低温下温和的化学方法。超声波的应用也可以增强剥离效能。因为有腐蚀问题、一些已知的剥离液不能作用与铝等金属表面;在此情况下、臭氧或氧等离子体(灰化)是首先采用的。这些等离子体同样成功地作为非铝表面的光刻交剥离剂,但是,器件表面的损坏仍是要解决的问题。

刻蚀或离子注入之后,已经不再需要光刻胶作保护层,可以将其除去。去胶的方法分类如下:

湿法去胶

有机溶剂去胶:利用有机溶剂除去光刻胶

无机溶剂:通过使用一些无机溶剂,将光刻胶这种有机物中的碳元素氧化为二氧化碳,进而而将其除去

干法去胶:利用等离子体将光刻胶剥除

除了这些主要的工艺以外,还经常采用一些辅助过程,比如进行大面积的均匀腐蚀来减小衬底的厚度,或者去除边缘不均匀的过程等等。一般在生产半导体芯片或者其它元件时,一个衬底需要多次重复光刻。

 

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