刻蚀工艺；
把未被抗蚀剂掩蔽的薄膜层除去，从而在薄膜上得到与抗蚀剂膜上完全相同图形的工艺。在集成电路制造过程中，经过掩模套准、曝光和显影，在抗蚀剂膜上复印出所需的图形，或者用电子束直接描绘在抗蚀剂膜上产生图形，然后把此图形精确地转移到抗蚀剂下面的介质薄膜（如氧化硅、氮化硅、多晶硅）或金属薄膜（如铝及其合金）上去，制造出所需的薄层图案。
刻蚀就是用化学的、物理的或同时使用化学和物理的方法，有选择地把没有被抗蚀剂掩蔽的那一部分薄膜层除去，从而在薄膜上得到和抗蚀剂膜上完全一致的图形。
刻蚀技术主要分为干法刻蚀与湿法刻蚀。干法刻蚀主要利用反应气体与等离子体进行刻蚀；湿法刻蚀主要利用化学试剂与被刻蚀材料发生化学反应进行刻蚀。
在半导体制造中有两种基本的刻蚀工艺：干法刻蚀和湿法腐蚀。干法刻蚀是把硅片表面曝露于气态中产生的等离子体，等离子体通过光刻胶中开出的窗口，与硅片发生物理或化学反应（或这两种反应），从而去掉曝露的表面材料。干法刻蚀是亚微米尺寸下刻蚀器件的最重要方法。而在湿法腐蚀中，液体化学试剂（如酸、碱和溶剂等）以化学方式去除硅片表面的材料。湿法腐蚀一般只是用在尺寸较大的情况下（大于3微米）。湿法腐蚀仍然用来腐蚀硅片上某些层或用来去除干法刻蚀后的残留物。
基本工艺要求 理想的刻蚀工艺必须具有以下特点：①各向异性刻蚀，即只有垂直刻蚀，没有横向钻蚀。这样才能保证精确地在被刻蚀的薄膜上复制出与抗蚀剂上完全一致的几何图形；②良好的刻蚀选择性，即对作为掩模的抗蚀剂和处于其下的另一层薄膜或材料的刻蚀速率都比被刻蚀薄膜的刻蚀速率小得多，以保证刻蚀过程中抗蚀剂掩蔽的有效性，不致发生因为过刻蚀而损坏薄膜下面的其他材料；③加工批量大，控制容易，成本低，对环境污染少，适用于工业生产。
清洗方法 （一）RCA清洗： RCA 由Werner Kern 于1965年在N.J.Princeton 的RCA 实验室首创, 并由此得名。RCA 清洗是一种典型的湿式化学清洗。RCA 清洗主要用于清除有机表面膜、粒子和金属沾污。 1、颗粒的清洗 硅片表面的颗粒去除主要用APM ( 也称为SC1) 清洗液(NH4OH + H2O2 + H2O) 来清洗。在APM 清洗液中,由于H2O2的作用,硅片表面有一层自然氧化膜(SiO2) , 呈亲水性, 硅片表面和粒子之间可用清洗液浸透, 硅片表面的自然氧化膜和硅被NH4OH 腐蚀,硅片表面的粒子便落入清洗液中。粒子的去除率与硅片表面的腐蚀量有关, 为去除粒子,必须进行一定量的腐蚀。在清洗液中, 由于硅片表面的电位为负, 与大部分粒子间都存在排斥力, 防止了粒子向硅片表面吸附。 表2常用的化学清洗溶液 名称 组成 作用 SPM H2SO4∶H2O2∶H2O 去除重有机物沾污。但当沾污非常严重时, 会使有机物碳化而难以去除 DHF HF∶(H2O2)∶H2O 腐蚀表面氧化层, 去除金属沾污 APM(SC1) NH4OH∶H2O2∶H2O 能去除粒子、部分有机物及部分金属。此溶液会增加硅片表面的粗糙度 HPM(SC2) HCl∶(H2O2)∶H2O 主要用于去除金属沾污 2、表面金属的清洗 (1) HPM (SC22) 清洗 (2) DHF清洗 硅片表面的金属沾污有两种吸附和脱附机制: (1) 具有比硅的负电性高的金属如Cu ,Ag , Au , 从硅表面夺取电子在硅表面直接形成化学键。具有较高的氧化还原电位的溶液能从这些金属获得电子, 从而导致金属以离子化的形式溶解在溶液中, 使这种类型的金属从硅片表面移开。(2) 具有比硅的负电性低的金属, 如Fe , Ni ,Cr , Al , Ca , Na , K能很容易地在溶液中离子化并沉积在硅片表面的自然氧化膜或化学氧化膜上。这些金属在稀HF 溶液中能随自然氧化膜或化学氧化膜容易地除去。 3、有机物的清洗 硅片表面有机物的去除常用的清洗液是SPM。SPM 具有很高的氧化能力, 可将金属氧化后溶于溶液中, 并能把有机物氧化生成CO2 和水。SPM 清洗硅片可去除硅片表面的重有机沾污和部分金属,但是当有机物沾污较重时会使有机物碳化而难以去除。经SPM 清洗后, 硅片表面会残留有硫化物,这些硫化物很难用去粒子水冲洗掉。 （二）气相干洗 气相干洗是在常压下使用HF 气体控制系统的湿度。先低速旋转片子, 再高速使片子干燥, HF 蒸气对由清洗引起的化学氧化膜的存在的工艺过程是主要的清洗方法。另一种方法是在负压下使HF 挥发成雾。低压对清洗作用控制良好,可挥发反应的副产品, 干片效果比常压下好。并且采用两次负压过程的挥发, 可用于清洗较深的结构图形, 如对沟槽的清洗。 MMST工程 主要目标是针对高度柔性的半导体制造业而开发具有快速周期的工艺和控制方法。能够通过特定化学元素以及成分直接对硅片表面进行清理，避免了液体带来的成分不均匀和废液的回收问题，同时节约了成本。 1、氧化物去除： 用气相HF/水汽去除氧化物，所有的氧化物被转变为水溶性残余物, 被水溶性去除。绕开了颗粒清除过程，提高了效率。 2、金属化后的腐蚀残余物去除： 气相HF/氮气工艺用于去除腐蚀残余物，且金属结构没有被钻蚀。这个工艺避免了昂贵而危险的溶剂的使用, 对开支、健康、安全和环境等因素都有积极的影响。 3、氮化硅和多晶硅剥离： 在远离硅片的一个陶瓷管中的微波放电产生活性基, 去除硅片上的氮化硅和多晶硅, 位于陶瓷管和硅片之间的一块挡板将气体分散并增强工艺的均匀性, 剥离工艺使用NF3,Cl2,N2和O2的组合分别地去除Si3N4, 然后去除多晶硅。 4、炉前清洗： 用气相HF/HCl气体进行炉前清洗并后加一个原位水冲洗过程, 金属粒子的沾污被去除到了总反射X射线荧光光谱学(XRF)的探测极限范围之内。 5、金属化前,等离子腐蚀后和离子注入后胶的残余物去除: 臭氧工艺以及气相HF/氮气工艺还需进一步的改进才能应用。但是有一种微剥离工艺，用SC1/超声过程去除最后的颗粒。注入carbogen气体是制造什么环境1. 特种气体 (Specialty gases) ：指那些在特定领域中应用的, 对气体有特殊要求的纯气、高纯气或由高纯单质气体配制的二元或多元混合气。特种气体门类繁多, 通常可区分为电子气体、标准气、环保气、医用气、焊接气、杀菌气等, 广泛用于电子、电力、石油化工、采矿、钢铁、有色金属冶炼、热力工程、生化、环境监测、医学研究及诊断、食品保鲜等领域。
2. 标准气体 (Standard gases) ：标准气体属于标准物质。标准物质是高度均匀的、良好稳定和量值)准确的测定标准, 它们具有复现、保存和传递量值的基本作用, 在物理、化学、生物与工程测量领域中用于校准测量仪器和测量过程, 评价测量方法的准确度和检测实验室的检测能力, 确定材料或产品的特性量值, 进行量 值仲裁等。大型乙烯厂、合成氨厂及其它石化企业, 在装置开车、停车和正常生产过程中需要几十种纯气和几百种多组分标准混合气, 用来校准、定标生产过程中使用的在线分析仪器和分析原料及产品质量的仪器。标准气还可用于环境监测, 有毒的有机物测量, 汽车排放气测试, 天然气BTU 测量, 液化石油气校正标准, 超临界流体工艺等。标准气视气体组分数区分为二元、三元和多元标准气体配气准度要求以配气允差和分析允差来表征比较通用的有SE2M I 配气允差标准, 但各公司均有企业标准。组分的最低浓度为10- 6级, 组分数可多达20余种。配制方法可采用重量法, 然后用色谱分析校核, 也可按标准传递程序进行传递。
3、电子气体 (Elect ron ic gases) ：半导体工业用的气体统称电子气体。按其门类可分为纯气、高纯4 _6 m+ p- _4气和半导体特殊材料气体三大类。特殊材料气体主要用于外延、掺杂和蚀刻工艺；高纯气体主要用作稀释气和运载气。电子气体是特种气体的一个重要分支。电子气体按纯度等级和使用场合，可分为电子级、L S I (大规模集成电路) 级、VL S I (超大规模集成电路) 级和UL S I (特大规模集成电路)级。
4. 外延气体 (Cp itax ial gases) ：在仔细选择的衬底上采用化学气相淀积(CVD) 的方法生长一层或多层材料所用气体称为外延气体。硅外延气体有4 种, 即硅烷、二氯二氢硅、三氯氢硅和四氯化硅, 主要用于外延硅淀积, 多晶硅淀积, 淀积氧化硅膜, 淀积氮化硅膜, 太阳电池和其他光感受器的非晶硅膜淀积。外延生长是一种单晶材料淀积并生长在衬底表面上的过程。此外延层的电阻率往往与衬底不同。
5. 蚀刻气体 (Etch ing gases) ：蚀刻就是把基片上无光刻胶掩蔽的加工表面如氧化硅膜、金属膜等蚀刻掉, 而使有光刻胶掩蔽的区域保存下来, 这样便在基片表面得到所需要的成像图形。蚀刻的基本要求是, 图形边缘整齐, 线条清晰, 图形变换差小, 且对光刻胶膜及其掩蔽保护的表面无损伤和钻蚀。蚀刻方式有湿法化学蚀刻和干法化学蚀刻。干法蚀刻所用气体称蚀刻气体, 通常多为氟化物气体, 例如四氟化碳、三氟化氮、六氟乙烷、全氟丙烷、三氟甲烷等。干法蚀刻由于蚀刻方向性强、工艺控制精确、方便、无脱胶现象、无基片损伤和沾污, 所以
其应用范围日益广泛。
1. 特种气体 (Specialty gases) ：指那些在特定领域中应用的, 对气体有特殊要求的纯气、高纯气或由高纯单质气体配制的二元或多元混合气。特种气体门类繁多, 通常可区分为电子气体、标准气、环保气、医用气、焊接气、杀菌气等, 广泛用于电子、电力、石油化工、采矿、钢铁、有色金属冶炼、热力工程、生化、环境监测、医学研究及诊断、食品保鲜等领域。
2、 标准气体 (Standard gases) ：标准气体属于标准物质。标准物质是高度均匀的、良好稳定和量值准确的测定标准, 它们具有复现、保存和传递量值的基本作用, 在物理、化学、生物与工程测量领域中用于校. d( [准测量仪器和测量过程, 评价测量方法的准确度和检测实验室的检测能力, 确定材料或产品的特性量值, 进行量值仲裁等。大型乙烯厂、合成氨厂及其它石化企业, 在装置开车、停车和正常生产过程中需要几十种纯气和几+百种多组分标准混合气, 用来校准、定标生产过程中使用的在线分析仪器和分析原料及产品质量的仪器。标准气还可用于环境监测, 有毒的有机物测量, 汽车排放气测试, 天然气BTU 测量, 液化石油气校正标准, 超临界流体工艺等。标准气视气体组分数区分为二元、三元和多元标准气体配气准度要求以配气允差和分析允差来表征比较通用的有SE2M I 配气允差标准, 但各公司均有企业标准。组分的最低浓度为10- 6级, 组分数可多达20余种配制方法可采用重量法, 然后用色谱分析校核, 也可按标准传递程序进行传递。
3、 电子气体 (Elect ron ic gases) ：半导体工业用的气体统称电子气体。按其门类可分为纯气、高纯气和半导体特殊材料气体三大类。特殊材料气体主要用于外延、掺杂和蚀刻工艺；高纯气体主要用作稀释气和运载气。电子气体是特种气体的一个重要分支。电子气体按纯度等级和使用场合，可分为电子级、L S I (大规模集成电路) 级、VL S I (超大规模集成电路) 级和UL S I (特大规模集成电路)级。
4. 外延气体 (Cp itax ial gases) ：在仔细选择的衬底上采用化学气相淀积(CVD) 的方法生长一层或多层材料所用气体称为外延气体。硅外延气体有4 种, 即硅烷、二氯二氢硅、三氯氢硅和四氯化硅, 主要用于外延硅淀积, 多晶硅淀积, 淀积氧化硅膜, 淀积氮化硅膜, 太阳电池和其他光感受器的非晶硅膜淀积。外延生长是一种单 晶材料淀积并生长在衬底表面上的过程。此外延层的电阻率往往与衬底不同。
5. 蚀刻气体 (Etch ing gases) ：蚀刻就是把基片上无光刻胶掩蔽的加工表面如氧化硅膜、金属膜等蚀刻掉, 而使有光刻胶掩蔽的区域保存下来, 这样便在基片表面得到所需要的成像图形。蚀刻的基本要求是, 图形边缘整齐, 线条清晰, 图形变换差小, 且对光刻胶膜及其掩蔽保护的表面无损伤和钻蚀。蚀刻方式有湿法化学蚀刻和干法化学蚀刻。干法蚀刻所用气体称蚀刻气体, 通常多为氟化物气体, 例如四氟化碳、三氟化氮、六氟乙烷、全氟丙烷、三氟甲烷等。干法蚀刻由于蚀刻方向性强、工艺控制精确、方便、无脱胶现象、无基片损伤和沾污, 所以其应用范围日益广泛。
6. 掺杂气体(Dopant Gases)：在半导体器件和集成电路制造中, 将某种或某些杂质掺入半导体材料内, 以使材料具有所需要的导电类型和一定的电阻率, 用来制造PN结、电阻、埋层等。掺杂工艺所用的气体掺杂源被称为掺杂气体。主要包括砷烷、磷烷、三氟化磷、五氟化磷、三氟化砷、五氟化砷、三氯化硼和乙硼烷等。通常将掺杂源与运载气体(如氩气和氮气) 在源柜中混合, 混合后气流连续流入扩散炉内环绕晶片四周, 在晶片表面沉积上化合物掺杂剂, 进而与硅反应生成掺杂金属而徙动进入硅。
7. 熏蒸气体(Sterilizing Gases) ：具有杀菌作用的气体称熏蒸气体。常用的气体品种有环氧乙烷、磷烷、溴甲烷、溴甲醛、环氧丙烷等。其灭菌原理是利用烷化作用, 使微生物组织内维持生命不可缺少的物质惰化。最经常使用的是以不同比例配制的环氧乙烷和二氧化碳的混合气, 根据用途不同, 环氧乙烷的含量可以是10 %、20 %和30 %等。也可采用环氧乙烷和氟利昂12 的混合气,环氧乙烷与氟利昂11 和氟利昂12 的混合气等。杀菌效果与各组分浓度、温度、湿度、时间和压力等因素有关。熏蒸气体可以用于卫生材料、医疗器具、化妆品原料、动物饲料、粮食、纸钞、香辣
8. 焊接保护气体(Welding Gases)：气体保护焊由于具有焊接质量好, 效率高, 易实现自动化等优点而得以迅速发展。焊接保护气体可以是单元气体, 也有二元、三元混合气。采用焊接保护气的目的在于提高焊缝质量, 减少焊缝加热作用带宽度, 避免材质氧化。单元气体有氩气、二氧化碳, 二元混合气有氩和氧, 氩和二氧化碳, 氩和氦, 氩和氢混合气。三元混合气有氦、氩、二氧化碳混合气。应用中视焊材不同选择不同配比的焊接混合气。
9. 离子注入气( Gases for Ion Implantation)：离子注入是把离子化的杂质, 例如P + 、B + 、As+加速到高能量状态,然后注入到预定的衬底上。离子注入技术在控制V th(阈值电压) 方面应用得最为广泛。注入的杂质量可通过测量离子束电流而求得。离子注入工艺所用气体称离子注入气, 有磷系、硼系和砷系气体。
10. 非液化气体(Nonliquefied Gases)：压缩气体依据于一定压力和温度下在气瓶中的物理状态和沸点范围可以区分为两大类, 即液化气体和非液化气体。非液化气体系指除溶解在溶液中的气体之外, 在2111 ℃和罐装压力下完全是气态的气体。也可定义为在正常地面温度和13789～17237kPa 压力下不液化的气体。
11. 液化气体( Liquefied Gases )：在2111 ℃和罐装压力下部分液化的气体。或定义为在正常温度和172142～17237kPa 压力下在气瓶中液化的气体。压缩气体(Compressed Gases) 压缩气体是指在2111 ℃下, 在气瓶中绝对压力超过27518kPa 的任何气体或混合物或与2111 ℃下的压力无关, 于5414 ℃下绝对压力超过717kPa 的任何气体或混合物或于3718 ℃下气体绝对压力超27518kPa 的任何液体。
12. 稀有气体(Rare Gases)：元素周期表最后一族的六种惰性气体中的任何一种气体, 即氦、氖、氩、氪、氙、氡。前五种气体均可以空气分离方法从空气中提取。
13. 低压液化气体(Low P ressu re L iquef ied Gases) ：临界温度大于70℃的气体。区分为不燃无毒和不燃有毒、酸性腐蚀性气体可燃无毒和可燃有毒、酸性腐蚀性气体易分解或聚合的可燃气体。此类气体在充装时以及在允许的工作温度下贮运和使用过程中均为液态。包括的气体品种有一氟二氯甲烷、二氟氯甲烷、二氟二氯甲烷、二氟溴氯甲烷、三氟氯乙烷、四氟二氯乙烷、五氟氯乙烷、八氟环丁烷、六氟丙烯、氯、三氯化硼、光气、氟化氢、溴化氢、二氧化硫、硫酰氟、二氧化氮、液压石油气、丙烷、环丙烷、丙烯、正丁烷、异丁烷、1- 丁烯、异丁烯、顺- 2-丁烯、反- 2- 丁烯、R142b、R 143a、R152a、氯乙烷、二甲醚、氨、乙胺、一甲胺、二甲胺、三甲胺、甲硫醇、硫化氢、氯甲烷、溴甲烷、砷烷、1, 3—丁二烯、氯乙烯、环氧乙烷、乙烯基甲醚、溴乙烯。
14. 高压液化气体(H igh P ressu re L iquef iedGases) ：临界温度大于或等于- 10℃且小于或等于70℃的气体。区分为不燃无毒和不燃有毒气体可燃无毒和自燃有毒气体易分解或聚合的可燃气体。此类气体充装时为液态,但在允许的工作温度下贮运和使用过程中其蒸汽压随温度的升高而升高, 超过临界温度时蒸发为气体。所包括的气体品种有一氧化二氮、二氧化碳、三氟甲烷、三氟氯甲烷、三氟溴甲烷、六氟乙烷、六氟化硫、氙、氯化氢、乙烷、乙烯、1, 1- 二氟乙烯、硅烷、磷烷、氟乙烯、乙硼烷。
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