摘要：采用正交试验法对二手rie刻al设备a-360进行工艺参数选择试验，并以均匀性、刻蚀速率、 对pr选择比为评价指标。试验中发现rf功率是影响各评价指标的最主要因素。通过进一步优化工艺，制定出了均匀性小于3%，刻蚀速率高于300nm/min，对pr选择比好于1.8的刻al实用工艺。
关键词：反应离子刻蚀；正交试验；al刻蚀；刻蚀速率 中图分类号： tn305.2文献标识码： a 文章编号：1003-353x(2004)11-0019-03 1 引言 由于al及其合金具有较高的导电率、较好的对下层衬底或介质的粘附性、易于沉积和良好的延展性等性能而被广泛地用作半导体器件及vlsi的互连 金属。因此，al及其合金的刻蚀是半导体工艺中非常重要的一环。目前，多数工艺线采用反应离子刻蚀(rie)技术对al或其合金进行干法刻蚀，这是一种化学反应和物理离子轰击相结合的al刻蚀技术[1]。 在rie al刻蚀的工艺中，rf电源频率为13.56mhz，主要选用氯基刻蚀剂，比如bcl3, cl2, ccl4, sicl4, hcl等。bcl3是al刻蚀剂，特别是第一步对自然氧化铝的刻蚀，到目前为止bcl3仍然是最为理想的。但由于bcl3的分解度较低，刻蚀al的速率就比较低，通常都是与cl2或sicl4一 起混合使用。cl2也是al刻蚀剂，应当注意的是cl2对重掺杂的硅以及多晶硅也有极强的刻蚀作用。ccl4是最早的rie刻蚀剂，与bcl3作用相近，但由于其反应生成的聚合物中常常含有cl, 会对al产生后腐蚀，以及ccl4的分解产物c2cl2是致癌物，所以ccl4已不再用于rie刻蚀。sicl4 对光刻胶有很好的选择性，对自然氧化铝的刻蚀稍逊于bcl3和ccl4，对al的刻蚀速度较慢，需与bcl3或cl2混合使用[2]。 正交试验法也被称作田口试验法(taguchi method)，是一种科学地安排与分析多因素多水平试验的方法[3]。采用正交试验法，虽然所做的试验次数比较少，但同样可以明确地得出因素的主次，因素与水平的关系，好的因素水平组合以及进一步试验的方向[4]。 本文主要针对近年来国内引进的二手rie刻al设备中有的因超期服役造成刻蚀系统的参数变化，原有的刻蚀程序有的已不能完全满足工艺要求的情况，采用正交试验的方法，对工艺参数进行分析，制定出可行的优化工艺。 2 试验与结果 试验设备为美国plasma therm公司1987年出产的in line waf , r etcher a-360铝刻蚀机，该刻蚀机有三个腔室，分别为进片腔、主腔、出片腔。该设备采用单片处理方式在主腔中进行刻蚀。主腔中可引入四路气体：cl2，bcl3，chcl3和n2。试验样品为光刻后的溅al单晶硅片，硅片直径125mm，靶材为含硅1%的alsi合金，纯度99.999%，al膜厚度为1mm，光刻胶为6112正性胶，涂胶厚度约为1mm，经120℃，30min烘胶，uv固胶。 采用正交试验法，首先选定4个主要影响刻蚀的因素，分别为：rf功率、cl2、bcl3和chcl3。每个因素又分为三个水平（见表1），选用l9(43)正交试验表进行9次试验。试验过程中还有一些工 艺参数被定为常数，如主腔室温度为70℃，上下电极温度为45℃，n2流量为25sccm，主刻蚀时间为90s（以便测量台阶高度）。a-360铝刻蚀机只能设定rf功率值，等离子体的加速电压是随负载的变化而变化的，以保持rf输出功率为设定值，反射功率为最小值，反射功率被控制在0-10w。主腔室压力为26.7pa。刻蚀前，用不着a-200型台阶仪测量胶的厚度，刻蚀结束时，再用a-200型台阶仪测量去胶前后的台阶高度，分别得到刻蚀前后的胶厚和刻al深度，依次计算出样品的均匀性、刻蚀速率和对光刻胶选择比。采用十字法5点测量，计算出5点的平均值，试验结果见表2。
由表2的极差结果可以看出，影响均匀性、刻
李希有，周 卫，张 伟，仲 涛，刘志弘 | （清华大学微电子学研究所，北京 100084） |
摘要：采用正交试验法对二手rie刻al设备a-360进行工艺参数选择试验，并以均匀性、刻蚀速率、 对pr选择比为评价指标。试验中发现rf功率是影响各评价指标的最主要因素。通过进一步优化工艺，制定出了均匀性小于3%，刻蚀速率高于300nm/min，对pr选择比好于1.8的刻al实用工艺。
关键词：反应离子刻蚀；正交试验；al刻蚀；刻蚀速率 中图分类号： tn305.2文献标识码： a 文章编号：1003-353x(2004)11-0019-03 1 引言 由于al及其合金具有较高的导电率、较好的对下层衬底或介质的粘附性、易于沉积和良好的延展性等性能而被广泛地用作半导体器件及vlsi的互连 金属。因此，al及其合金的刻蚀是半导体工艺中非常重要的一环。目前，多数工艺线采用反应离子刻蚀(rie)技术对al或其合金进行干法刻蚀，这是一种化学反应和物理离子轰击相结合的al刻蚀技术[1]。 在rie al刻蚀的工艺中，rf电源频率为13.56mhz，主要选用氯基刻蚀剂，比如bcl3, cl2, ccl4, sicl4, hcl等。bcl3是al刻蚀剂，特别是第一步对自然氧化铝的刻蚀，到目前为止bcl3仍然是最为理想的。但由于bcl3的分解度较低，刻蚀al的速率就比较低，通常都是与cl2或sicl4一 起混合使用。cl2也是al刻蚀剂，应当注意的是cl2对重掺杂的硅以及多晶硅也有极强的刻蚀作用。ccl4是最早的rie刻蚀剂，与bcl3作用相近，但由于其反应生成的聚合物中常常含有cl, 会对al产生后腐蚀，以及ccl4的分解产物c2cl2是致癌物，所以ccl4已不再用于rie刻蚀。sicl4 对光刻胶有很好的选择性，对自然氧化铝的刻蚀稍逊于bcl3和ccl4，对al的刻蚀速度较慢，需与bcl3或cl2混合使用[2]。 正交试验法也被称作田口试验法(taguchi method)，是一种科学地安排与分析多因素多水平试验的方法[3]。采用正交试验法，虽然所做的试验次数比较少，但同样可以明确地得出因素的主次，因素与水平的关系，好的因素水平组合以及进一步试验的方向[4]。 本文主要针对近年来国内引进的二手rie刻al设备中有的因超期服役造成刻蚀系统的参数变化，原有的刻蚀程序有的已不能完全满足工艺要求的情况，采用正交试验的方法，对工艺参数进行分析，制定出可行的优化工艺。 2 试验与结果 试验设备为美国plasma therm公司1987年出产的in line waf , r etcher a-360铝刻蚀机，该刻蚀机有三个腔室，分别为进片腔、主腔、出片腔。该设备采用单片处理方式在主腔中进行刻蚀。主腔中可引入四路气体：cl2，bcl3，chcl3和n2。试验样品为光刻后的溅al单晶硅片，硅片直径125mm，靶材为含硅1%的alsi合金，纯度99.999%，al膜厚度为1mm，光刻胶为6112正性胶，涂胶厚度约为1mm，经120℃，30min烘胶，uv固胶。 采用正交试验法，首先选定4个主要影响刻蚀的因素，分别为：rf功率、cl2、bcl3和chcl3。每个因素又分为三个水平（见表1），选用l9(43)正交试验表进行9次试验。试验过程中还有一些工 艺参数被定为常数，如主腔室温度为70℃，上下电极温度为45℃，n2流量为25sccm，主刻蚀时间为90s（以便测量台阶高度）。a-360铝刻蚀机只能设定rf功率值，等离子体的加速电压是随负载的变化而变化的，以保持rf输出功率为设定值，反射功率为最小值，反射功率被控制在0-10w。主腔室压力为26.7pa。刻蚀前，用不着a-200型台阶仪测量胶的厚度，刻蚀结束时，再用a-200型台阶仪测量去胶前后的台阶高度，分别得到刻蚀前后的胶厚和刻al深度，依次计算出样品的均匀性、刻蚀速率和对光刻胶选择比。采用十字法5点测量，计算出5点的平均值，试验结果见表2。
由表2的极差结果可以看出，影响均匀性、刻
 热门点击
推荐技术资料
|
| 
公网安备44030402000607
