刻蝕用到的氣體

一、硅的刻蝕

刻蝕硅分為兩大類型,一類就是上文提到的博世工藝,採用鈍化和刻蝕兩種工藝循環進行;另外一種就是連續進行的工藝。但兩種類型的工藝氣體主要還是採用SF6,通過F自由基對硅進行刻蝕。刻蝕反應式:

3Si+2SF6+2O2→3SiF4↑+2SO2↑

二、二氧化硅的刻蝕

使用CHF3作為刻蝕氣體,含碳量低的二氧化硅刻蝕速率快,含碳量多的二氧化硅(如使用TEOS熱分解,通過低壓化學氣相沉積法製備的二氧化硅)則慢,其方程式為:

3SiO2+4CHF3→3SiF4↑+4CO↑+2H2O↑

當反應室通入CHF3時,在輝光放電中發生化學反應為:

CHF3+e→CHF2++F(遊離基)+2e

生成的F原子到達SiO2表面時,發生的反應為:

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SiO2 +4F→3SiF4↑+O2↑

SiO2分解出來的氧離子在高壓下與CHF2+集團反應,生成CO、CO2、H2O等多種揮發性氣體,完成對SiO2的刻蝕。

三、氮化硅的刻蝕

使用CF4作為刻蝕氣體,其反應方程式為:

Si3N4+12CF4→3SiF4↑+2N2↑+12CF3↑

四、鋁的刻蝕

純鋁使用氯等離子體即可以進行刻蝕,然而所有的鋁表面都有一層氧化物,氯不能刻蝕這層表面,可以添加BCl3增加濺射量以去除表面的氧化層。刻蝕鋁必須採用單獨或完全清潔的反應室,不能用刻蝕過硅的反應室直接刻蝕鋁,這樣容易互相污染。在硅刻蝕過程中,氟基殘留物中的氟與鋁反應生成氟化鋁,不能被氯等離子所刻蝕;而刻蝕過鋁之後的反應室殘留的氯化鋁會在氟基等離子環境中形成氟化鋁粉末落在樣品表面,造成污染。鋁的刻蝕反應方程為:

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2Al+3Cl2→2AlCl3↑

五、光刻膠的去除

雖然光刻膠種類比較多,但基本上都是碳氫化合物,可以在氧等離子體中進行刻蝕,其反應方程式為:

4CxHy+(y+4x)O2→4xCO↑+2yH2O↑

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