- 2025-03-15 20:46:56反應離子刻蝕
- 反應離子刻蝕（RIE）結合化學反應和物理轟擊實現材料刻蝕，利用高能離子束轟擊樣品表面，同時引入反應性氣體與樣品發生化學反應，生成揮發性產物并被抽走。它廣泛應用于半導體、微電子、光學等領域，具有刻蝕精度高、邊緣整齊、適用于復雜圖形加工等優勢。
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反應離子刻蝕問答
- 2022-11-18 16:15:48反應離子刻蝕技術
- 反應離子刻蝕概述：反應離子腐蝕技術是一種各向異性很強、選擇性高的干法腐蝕技術。它是在真空系統中利用分子氣體等離子來進行刻蝕的，利用了離子誘導化學反應來實現各向異性刻蝕，即是利用離子能量來使被刻蝕層的表面形成容易刻蝕的損傷層和促進化學反應，同時離子還可清除表面生成物以露出清潔的刻蝕表面的作用。主要用于Si、SiO2、SiNx、半導體材料、聚合物、金屬的刻蝕以及光刻膠的去除等，廣泛應用于物理，生物，化學，材料，電子等領域。 工作原理：通常情況下，反應離子刻蝕機的整個真空壁接地, 作為陽極, 陰極是功率電極, 陰極側面的接地屏蔽罩可防止功率電極受到濺射。要腐蝕的基片放在功率電極上。腐蝕氣體按照一定的工作壓力和搭配比例充滿整個反應室。對反應腔中的腐蝕氣體, 加上大于氣體擊穿臨界值的高頻電場, 在強電場作用下, 被高頻電場加速的雜散電子與氣體分子或原子進行隨機碰撞, 當電子能量大到一定程度時, 隨機碰撞變為非彈性碰撞, 產生二次電子發射, 它們又進一步與氣體分子碰撞, 不斷激發或電離氣體分子。這種激烈碰撞引起電離和復合。當電子的產生和消失過程達到平衡時, 放電能繼續不斷地維持下去。由非彈性碰撞產生的離子、電子及及游離基(游離態的原子、分子或原子團) 也稱為等離子體, 具有很強的化學活性, 可與被刻蝕樣品表面的原子起化學反應, 形成揮發性物質, 達到腐蝕樣品表層的目的。同時, 由于陰極附近的電場方向垂直于陰極表面, 高能離子在一定的工作壓力下, 垂直地射向樣品表面, 進行物理轟擊, 使得反應離子刻蝕具有很好的各向異性。所以，反應離子刻蝕包括物理和化學刻蝕兩者的結合。 刻蝕氣體的選擇對于多晶硅柵電極的刻蝕，腐蝕氣體可用Cl2或SF6，要求對其下層的柵氧化膜具有高的選擇比。刻蝕單晶硅的腐蝕氣體可用Cl2/SF6或SiCl4/Cl2；刻蝕SiO2的腐蝕氣體可用CHF3或CF4/H2；刻蝕Si3N4的腐蝕氣體可用CF4/O2、SF6/O2或CH2F2/CHF3/O2；刻蝕Al（或Al-Si-Cu合金）的腐蝕氣體可用Cl2、BCl3或SiCl4；刻蝕W的腐蝕氣體可用SF6或CF4；刻蝕光刻膠的腐蝕氣體可用氧氣。對于石英材料, 可選擇氣體種類較多, 比如CF4、CF4+ H2、CHF3 等。我們選用CHF3 氣體作為石英的腐蝕氣體。其反應過程可表示為：CHF3 + e——CHF+2 + F (游離基) + 2e，SiO 2 + 4F SiF4 (氣體) + O 2 (氣體)。SiO 2 分解出來的氧離子在高壓下與CHF+2 基團反應， 生成CO ↑、CO 2↑、H2O ↑、O F↑等多種揮發性氣體。對于鍺材料、選用含F 的氣體是十分有效的。然而, 當氣體成份中含有氫時, 刻蝕將受到嚴重阻礙, 這是因為氫可以和氟原子結合, 形成穩定的HF, 這種雙原子HF 是不參與腐蝕的。實驗證明, SF6 氣體對Ge 有很好的腐蝕作用。反應過程可表示為：SF6 + e——SF+5 + F (游離基) + 2e，Ge + 4F——GeF4 (揮發性氣體) 。 設備：典型的（平行板）RIE系統包括圓柱形真空室，晶片盤位于室的底部。晶片盤與腔室的其余部分電隔離。氣體通過腔室頂部的小入口進入，并通過底部離開真空泵系統。所用氣體的類型和數量取決于蝕刻工藝;例如，六氟化硫通常用于蝕刻硅。通過調節氣體流速和/或調節排氣孔，氣體壓力通常保持在幾毫托和幾百毫托之間的范圍內。存在其他類型的RIE系統，包括電感耦合等離子體（ICP）RIE。在這種類型的系統中，利用RF供電的磁場產生等離子體。雖然蝕刻輪廓傾向于更加各向同性，但可以實現非常高的等離子體密度。平行板和電感耦合等離子體RIE的組合是可能的。在該系統中，ICP被用作高密度離子源，其增加了蝕刻速率，而單獨的RF偏壓被施加到襯底（硅晶片）以在襯底附近產生定向電場以實現更多的各向異性蝕刻輪廓。 操作方法：通過向晶片盤片施加強RF（射頻）電磁場，在系統中啟動等離子體。該場通常設定為13.56兆赫茲的頻率，施加在幾百瓦特。振蕩電場通過剝離電子來電離氣體分子，從而產生等離子體 。在場的每個循環中，電子在室中上下電加速，有時撞擊室的上壁和晶片盤。同時，響應于RF電場，更大質量的離子移動相對較少。當電子被吸收到腔室壁中時，它們被簡單地送到地面并且不會改變系統的電子狀態。然而，沉積在晶片盤片上的電子由于其DC隔離而導致盤片積聚電荷。這種電荷積聚在盤片上產生大的負電壓，通常約為幾百伏。由于與自由電子相比較高的正離子濃度，等離子體本身產生略微正電荷。由于大的電壓差，正離子傾向于朝向晶片盤漂移，在晶片盤中它們與待蝕刻的樣品碰撞。離子與樣品表面上的材料發生化學反應，但也可以通過轉移一些動能來敲除（濺射）某些材料。由于反應離子的大部分垂直傳遞，反應離子蝕刻可以產生非常各向異性的蝕刻輪廓，這與濕化學蝕刻的典型各向同性輪廓形成對比。RIE系統中的蝕刻條件很大程度上取決于許多工藝參數，例如壓力，氣體流量和RF功率。 RIE的改進版本是深反應離子蝕刻，用于挖掘深部特征。
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- 2022-08-19 15:06:53反應離子刻蝕機檢驗操作及判斷
- 反應離子刻蝕機是一款獨立式RIE反應離子刻蝕系統，配套有淋浴頭氣體分布裝置以及水冷RF樣品。具有不銹鋼柜子以及13"的上蓋式圓柱形鋁腔，便于晶圓片裝載.腔體有兩個端口：一個帶有2"的視窗,另一個空置用于診斷。反應離子刻蝕機可以支持zui大到12"的晶圓片。腔體為超凈設計，并且根據配套的真空泵可以達到10-6 Torr 或更小的極限真空。反應離子刻蝕機系統可以在20mTorr到8Torr之間的真空下工作。真空泵組包含一個節流閥，一個250l/s的渦輪分子泵，濾網過濾器，以及一個10cfm的機械泵(帶Formblin泵油)。RF射頻功率通過600W，13.56MHz的電源和自動調諧器提供。系統將持續監控直流自偏壓，該自偏壓可以高達-500V，這對于各向異性的刻蝕至關重要。反應離子刻蝕機是基于PC控制的全自動系統。系統真空壓力及DC直流偏壓將以圖形格式實時顯示，流量及功率則以數字形式實時顯示。系統提供密碼保護的四級訪問功能:操作員級、工程師級、工藝人員級，以及維護人員級。允許半自動模式(工程師模式)、寫程序模式(工藝模式)，和全自動執行程序模式(操作模式)運行系統。基于全自動的控制，該系統具有高度的可重復性。 反應離子刻蝕機檢驗操作及判斷 1. 確認萬用表工作正常，量程置于200mV。 2.冷探針連接電壓表的正電極，熱探針與電壓表的負極相連。 3.用冷、熱探針接觸硅片一個邊沿不相連的兩個點，電壓表顯示這兩點間的電壓為正值，說明導電類型為P 型，刻蝕合格。相同的方法檢測另外三個邊沿的導電類型是否為P型。 4.如果經過檢驗，任何一個邊沿沒有刻蝕合格，則這一批硅片需要重新裝片，進行刻蝕。
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- 2022-10-08 12:47:10廣西師范大學RIE反應離子刻蝕機順利驗收
- 廣西師范大學RIE反應離子刻蝕機順利驗收近日，NANO-MASTER工程師至廣西師范大學，順利安裝驗收NRE-3000型RIE反應離子刻蝕系統！詳細參數：1. 腔體：10”直徑的圓柱形腔體；陽極氧化鋁材質，抗腐蝕性強；上下蓋設計，氣動升降頂蓋，一鍵實現上蓋的開啟/閉合；淋浴頭設計，最佳的氣流均勻分布2. 樣品臺：4”樣品臺；冷卻功能；偏壓功能，支持各向異性的垂直刻蝕；3. 質量流量控制器：4路氣體，每路包含MFC、氣動截止閥和不銹鋼管路氣體4. 真空系統：分子泵與機械泵，4分鐘內可達10-4Torr的高工藝真空度，12小時抽氣后，干凈腔體中的壓力可達極限真空6x10-7 Torr；分子泵與工藝腔體采用直連設計方案，具有最佳的真空傳導率5. 射頻電源：13.56MHz，300W，反射功率≤5W，配套自動調諧器，穩定輸出功率為95%6. 控制系統：Lab View軟件控制；四級密碼授權訪問；壓力、流量、功率等主要參數指標實時顯示；20”的監控屏幕7. 系統信息：26”×26”占地面積；鋁質柜體；完全的安全聯鎖8. 主要工藝參數（1）應用范圍：有機物刻蝕、硅的化合物刻蝕、光刻膠去膠等；（2）工藝參數：4”片為例；（3）刻蝕均勻性優于：+/-3%；（4）Si3N4的刻蝕速率：≥50nm/min；（5）對PR選擇比：≥1.5:1；（6）陡直度：≥82°；（7）SiO2的刻蝕速率：≥40nm/min；（8）對PR選擇比：≥1.5:1；（9）陡直度：≥85°。
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滬公網安備 31011502008050號