POLYSIN腐蝕工藝培訓(xùn)update課件

POLY/SIN

腐蝕工藝簡介POLY/SIN

腐蝕工藝簡介WHATISETCH？什么是腐蝕？腐蝕就是通過一定的方法（化學(xué)藥液，特氣等）把光刻曝光顯影后形成的圖形轉(zhuǎn)移到硅片上，從而形成管芯的各種結(jié)構(gòu)和圖形。

WHATISETCH？什么是腐蝕？ETCHBASEPARAMETER腐蝕速率（ETCHRATE）=單位時(shí)間內(nèi)同種襯底損失掉的厚度；

E/R=（A-B）/ETCHTIMEABETCHBASEPARAMETER腐蝕速率（ETCHETCHBASEPARAMETER腐蝕速率的均勻性（UNIF）=在同一硅片不同位置的腐蝕速率的差異；UNIF=[MAXE/R（1，5）—MINE/R（1，5）]/2AVGE/R（1，5）

12345ETCHBASEPARAMETER腐蝕速率的均勻性（UNETCHBASEPARAMETER選擇比（SELECITY）=在同樣腐蝕條件下，不同材料的腐蝕速率的比值。SELA/B=（E/RA）/（E/RB）選擇比反映腐蝕過程中對另一種材料（光刻膠或襯底）的影響。材料A材料BETCHBASEPARAMETER選擇比（SELECITETCHBASEPARAMETER形貌（PROFILE）=反映腐蝕后硅片表面的地貌特征；負(fù)載效應(yīng)=反映不同光刻圖形（即PR/ETCHRATIO）對腐蝕速率，形貌等的影響。條寬損失（CDLOSS）=腐蝕對圖形條寬的影響。

CDLOSS=FINALCD—PHOTOCDETCHBASEPARAMETER形貌（PROFILE）ETCHBASEPARAMETER各向同性腐蝕=腐蝕速率在縱向和橫向上均一樣的腐蝕；如濕法腐蝕就是各向同性腐蝕。襯底PR腐蝕后ETCHBASEPARAMETER各向同性腐蝕=腐蝕速率ETCHBASEPARAMETER各向異性腐蝕=腐蝕速率在縱向和橫向上不一樣的腐蝕，一般縱向速率遠(yuǎn)大于橫向速率；如大部分干法腐蝕就是各向異性腐蝕。襯底PR腐蝕后ETCHBASEPARAMETER各向異性腐蝕=腐蝕速率PROFILEPROFILEEtchrateMicroloadingor

AspectRatioDependencyEtchrateMicroloadingor

AspecProfileMicroloadingProfileMicroloading0.5m0.5m1m1mProfileMicroloading0.5m0.5m1m1mProfileMicroPOLYSILICON通?？蓳脚?，砷，磷等傳導(dǎo)材料，阻抗可通過摻雜程度來調(diào)整耐高溫在MOSdevice中可做柵極，電阻，電容或連線等POLYSILICON通?？蓳脚?，砷，磷等POLYetchrequirementEtchrates

Selectivities(tomaskandsubstrate)

Uniformities(withinwafer,wafer-to-wafer)

CDbias

Featureprofiles

LoadingeffectsParticles

POLYetchrequirementEtchratePolyetch(dryetch)Equipment:P5kdpsPolyetch(dryetch)Equipment:P5KCHAMBERgaspumpwafercathodeP5KCHAMBERgaspumpwafercathodeIonizationeeeeeIonizationeeeeeIonizationeIonizationeIonizationeIonizationeIonizationeeIonizationeeIonizationeeeeIonizationeeeeIonizationeeeeeeeeIonizationeeeeeeeePsourcewaferinductivesourcedefinesiondensitycapacitiverfbiasdefinesionenergyPbias~~TheDPSChamberPrinciplePsourcewaferinductivesourcedeplainPOLY腐蝕主要工藝步驟STEP1:BT(BreakThrough)CF4主要用于STEP1，以去除POLY表面的一層自然氧化層。plainPOLY腐蝕主要工藝步驟STEP1:BT(BreplainPOLY腐蝕主要工藝步驟STEP2:ME(MainEtch)一般來說，POLY-Si刻蝕主要采用CL2和HBr，其中CL2是主要反應(yīng)氣體，HBr是第二反應(yīng)物。HBr不但與Si發(fā)生反應(yīng)，生成不易揮發(fā)的SiBrx，淀積在POLY-SI的側(cè)壁，有效屏蔽橫向腐蝕，它還能與光刻膠反應(yīng)，生成聚合物，保護(hù)光刻膠，提高多晶硅對光刻膠的選擇比。CL原子與SI發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成可揮發(fā)的SiCLx化合物，其反應(yīng)方程式為：

Si+XCL→SiCLxSi+XBr→SiBrxplainPOLY腐蝕主要工藝步驟STEP2:ME(MaiplainPOLY腐蝕主要工藝步驟POLY工藝mainetchtime通常采用終點(diǎn)控制，常用探測波長有4705（cl*)，2880(si*)4705在曲線上升沿終止工藝2880在曲線下降沿終止工藝plainPOLY腐蝕主要工藝步驟POLY工藝maineSinglePOLY腐蝕主要工藝步驟STEP3:OE(OverEtch)

將POLY完全腐蝕干凈，此步腐蝕工藝中加入He-O2的混合氣體，能有效提高POLY對SiO2的選擇比SinglePOLY腐蝕主要工藝步驟STEP3:OE(OvPROFILEDENSEOPENPROFILEDENSEOPEN工藝能力（DPS為例）WSIME

ChamberAChamberBE/RUnif（%）E/RUnif(%)WSI3154.903.013107.843.14POLY2519.252.322567.212.30PR2332.452.532178.342.31SELWSI/POLY1.251.21SELWSI/PR1.351.43工藝能力（DPS為例）WSIME

ChamberAChaPROFILEDENSEOPENPROFILEDENSEOPEN在線監(jiān)測手段*殘氧測量*顯微鏡檢查*KLA監(jiān)測在線監(jiān)測手段*殘氧測量注：殘氧的測量是采用橢偏光測量方法。這種方法是利用橢圓偏振光照射到被樣品表面，觀測反射偏振狀態(tài)的改變，從而能測定樣品固有光學(xué)參數(shù)（折射率和消光系數(shù)）或者樣品上膜層的厚度。注：Poly殘留圖例

暗場下異常圖片POLY在暗場下通常是有顏色的粗糙點(diǎn)狀物，顏色根據(jù)膜厚不同而有所不同

暗場下正常圖片當(dāng)POLY刻蝕干凈時(shí)在暗場下應(yīng)為平滑的黑色Poly殘留圖例暗場下異Poly殘留圖例

明場下異常圖片表面較粗糙

明場下正常圖片表面平滑

Poly殘留圖例明場下異常圖片Poly殘留圖例

暗場下局部點(diǎn)狀殘留與POLYMER相類似，需在明場下進(jìn)一步確認(rèn)

明場下局部點(diǎn)狀殘留在高倍鏡下為亮點(diǎn)，而POLYMER在明場下通常為黑色Poly殘留圖例暗場下局部點(diǎn)SIN刻蝕CMOS工藝最常用的隔離技術(shù)就是LOCOS（硅的選擇氧化）工藝，以氮化硅為掩膜實(shí)現(xiàn)了硅的選擇氧化，在這種工藝中，除了形成有源晶體管的區(qū)域以外，在其它所有重?fù)诫s硅區(qū)上均生長一層厚的氧化層，稱為隔離或場氧化層。在SIN腐蝕工藝中，場區(qū)上的SIN全部被腐蝕，只留下有源區(qū)上的SIN。在長完場氧后，有源區(qū)上的SIN被全部剝掉。SIN刻蝕CMOS工藝最常用的隔離技術(shù)就是LOCOS（硅的選SINETCHEquipmentENP5K01(mxp):主要刻蝕氣體：SF6ENP5K02(mxp+)：主要刻蝕氣體：CHF3，CF4，O2，AR，CH3F（可提高對SIO2的選擇比）SINETCHEquipment反應(yīng)式CF4CF3+F*CF3CF2+F*CF2CF+F*Si+4F*SiF4SiO2+4F*SiF4+O2Si3N4+12F*3SiF4+2N2反應(yīng)式CF4CF3+F*PROFILEENP5K02ENP5K01PROFILEENP5K02ENP5K01thanksthanks

謝謝觀賞謝謝觀賞POLY/SIN

腐蝕工藝簡介POLY/SIN

腐蝕工藝簡介WHATISETCH？什么是腐蝕？腐蝕就是通過一定的方法（化學(xué)藥液，特氣等）把光刻曝光顯影后形成的圖形轉(zhuǎn)移到硅片上，從而形成管芯的各種結(jié)構(gòu)和圖形。

WHATISETCH？什么是腐蝕？ETCHBASEPARAMETER腐蝕速率（ETCHRATE）=單位時(shí)間內(nèi)同種襯底損失掉的厚度；

E/R=（A-B）/ETCHTIMEABETCHBASEPARAMETER腐蝕速率（ETCHETCHBASEPARAMETER腐蝕速率的均勻性（UNIF）=在同一硅片不同位置的腐蝕速率的差異；UNIF=[MAXE/R（1，5）—MINE/R（1，5）]/2AVGE/R（1，5）

12345ETCHBASEPARAMETER腐蝕速率的均勻性（UNETCHBASEPARAMETER選擇比（SELECITY）=在同樣腐蝕條件下，不同材料的腐蝕速率的比值。SELA/B=（E/RA）/（E/RB）選擇比反映腐蝕過程中對另一種材料（光刻膠或襯底）的影響。材料A材料BETCHBASEPARAMETER選擇比（SELECITETCHBASEPARAMETER形貌（PROFILE）=反映腐蝕后硅片表面的地貌特征；負(fù)載效應(yīng)=反映不同光刻圖形（即PR/ETCHRATIO）對腐蝕速率，形貌等的影響。條寬損失（CDLOSS）=腐蝕對圖形條寬的影響。

CDLOSS=FINALCD—PHOTOCDETCHBASEPARAMETER形貌（PROFILE）ETCHBASEPARAMETER各向同性腐蝕=腐蝕速率在縱向和橫向上均一樣的腐蝕；如濕法腐蝕就是各向同性腐蝕。襯底PR腐蝕后ETCHBASEPARAMETER各向同性腐蝕=腐蝕速率ETCHBASEPARAMETER各向異性腐蝕=腐蝕速率在縱向和橫向上不一樣的腐蝕，一般縱向速率遠(yuǎn)大于橫向速率；如大部分干法腐蝕就是各向異性腐蝕。襯底PR腐蝕后ETCHBASEPARAMETER各向異性腐蝕=腐蝕速率PROFILEPROFILEEtchrateMicroloadingor

AspectRatioDependencyEtchrateMicroloadingor

AspecProfileMicroloadingProfileMicroloading0.5m0.5m1m1mProfileMicroloading0.5m0.5m1m1mProfileMicroPOLYSILICON通?？蓳脚?，砷，磷等傳導(dǎo)材料，阻抗可通過摻雜程度來調(diào)整耐高溫在MOSdevice中可做柵極，電阻，電容或連線等POLYSILICON通?？蓳脚穑?，磷等POLYetchrequirementEtchrates

Selectivities(tomaskandsubstrate)

Uniformities(withinwafer,wafer-to-wafer)

CDbias

Featureprofiles

LoadingeffectsParticles

POLYetchrequirementEtchratePolyetch(dryetch)Equipment:P5kdpsPolyetch(dryetch)Equipment:P5KCHAMBERgaspumpwafercathodeP5KCHAMBERgaspumpwafercathodeIonizationeeeeeIonizationeeeeeIonizationeIonizationeIonizationeIonizationeIonizationeeIonizationeeIonizationeeeeIonizationeeeeIonizationeeeeeeeeIonizationeeeeeeeePsourcewaferinductivesourcedefinesiondensitycapacitiverfbiasdefinesionenergyPbias~~TheDPSChamberPrinciplePsourcewaferinductivesourcedeplainPOLY腐蝕主要工藝步驟STEP1:BT(BreakThrough)CF4主要用于STEP1，以去除POLY表面的一層自然氧化層。plainPOLY腐蝕主要工藝步驟STEP1:BT(BreplainPOLY腐蝕主要工藝步驟STEP2:ME(MainEtch)一般來說，POLY-Si刻蝕主要采用CL2和HBr，其中CL2是主要反應(yīng)氣體，HBr是第二反應(yīng)物。HBr不但與Si發(fā)生反應(yīng)，生成不易揮發(fā)的SiBrx，淀積在POLY-SI的側(cè)壁，有效屏蔽橫向腐蝕，它還能與光刻膠反應(yīng)，生成聚合物，保護(hù)光刻膠，提高多晶硅對光刻膠的選擇比。CL原子與SI發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成可揮發(fā)的SiCLx化合物，其反應(yīng)方程式為：

Si+XCL→SiCLxSi+XBr→SiBrxplainPOLY腐蝕主要工藝步驟STEP2:ME(MaiplainPOLY腐蝕主要工藝步驟POLY工藝mainetchtime通常采用終點(diǎn)控制，常用探測波長有4705（cl*)，2880(si*)4705在曲線上升沿終止工藝2880在曲線下降沿終止工藝plainPOLY腐蝕主要工藝步驟POLY工藝maineSinglePOLY腐蝕主要工藝步驟STEP3:OE(OverEtch)

將POLY完全腐蝕干凈，此步腐蝕工藝中加入He-O2的混合氣體，能有效提高POLY對SiO2的選擇比SinglePOLY腐蝕主要工藝步驟STEP3:OE(OvPROFILEDENSEOPENPROFILEDENSEOPEN工藝能力（DPS為例）WSIME

ChamberAChamberBE/RUnif（%）E/RUnif(%)WSI3154.903.013107.843.14POLY2519.252.322567.212.30PR2332.452.532178.342.31SELWSI/POLY1.251.21SELWSI/PR1.351.43工藝能力（DPS為例）WSIME

ChamberAChaPROFILEDENSEOPENPROFILEDENSEOPEN在線監(jiān)測手段*殘氧測量*顯微鏡檢查*KLA監(jiān)測在線監(jiān)測手段*殘氧測量注：殘氧的測量是采用橢偏光測量方法。這種方法是利用橢圓偏振光照射到被樣品表面，觀測反射偏振狀態(tài)的改變，從而能測定樣品固有光學(xué)參數(shù)（折射率和消光系數(shù)）或者樣品上膜層的厚度。注：Poly殘留圖例

暗場下異常圖片POLY在暗場下通常是有顏色的粗糙點(diǎn)狀物，顏色根據(jù)膜厚不同而有所不同

暗場下正常圖片當(dāng)POLY刻蝕干凈時(shí)在暗場下應(yīng)為平滑的黑色Poly殘