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通常在蝕刻過(guò)程之后通過(guò)將總厚度變化除以蝕刻時(shí)間或者通過(guò)對(duì)不同的蝕刻時(shí)間進(jìn)行幾次厚度測(cè)量并使用斜率的“最佳擬合”來(lái)測(cè)量,當(dāng)懷疑蝕刻速率可能不隨時(shí)間呈線(xiàn)性或蝕刻開(kāi)始可能有延遲時(shí),這樣做有時(shí)可以實(shí)時(shí)測(cè)量蝕刻速率。
蝕刻速度應(yīng)與應(yīng)用相稱(chēng),需要非常淺的蝕刻的應(yīng)用應(yīng)該具有相對(duì)低的蝕刻速率以保持控制,相反對(duì)于具有非常深的特征的應(yīng)用,實(shí)際上蝕刻速率更快以避免冗長(zhǎng)的處理時(shí)間。重要的是要認(rèn)識(shí)到其他參數(shù)會(huì)影響蝕刻速率,例如開(kāi)口面積的大小或結(jié)構(gòu)的縱橫比(特征寬度/特征深度),當(dāng)調(diào)整蝕刻速率時(shí),在均勻性、輪廓或選擇性之間也可能存在折衷,縱橫比也影響蝕刻速率,因?yàn)榭v橫比越大,蝕刻速率越慢。
蝕刻中的均勻性是對(duì)特定參數(shù)下整個(gè)晶片一致性的度量,通常,均勻性是指蝕刻速率,但它也可以指其他蝕刻后特征,如選擇性和輪廓,由于數(shù)據(jù)是測(cè)量值的集合,因此通常使用統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)偏差來(lái)確定數(shù)據(jù)的分布,通常將一致性稱(chēng)為一個(gè)、兩個(gè)或三個(gè)西格瑪,另一種方法是使用公式((最大值-最小值)/2 x平均值),必須記住識(shí)別由于箝位或其他邊緣效應(yīng)而應(yīng)排除度量的區(qū)域。
輪廓是指已經(jīng)被蝕刻的特征的輪廓或斜率,有些應(yīng)用需要垂直剖面,有些應(yīng)用需要傾斜剖面,當(dāng)開(kāi)發(fā)一個(gè)規(guī)范時(shí),概要文件經(jīng)常被作為要考慮的參數(shù)之一,輪廓控制是材料、工藝和掩模的函數(shù)。選擇性是兩個(gè)蝕刻速率之間的比率,通常是被蝕刻的材料和掩模之間的比率,通常,選擇性越大,掩模越垂直,就越容易蝕刻垂直輪廓,選擇性可以通過(guò)選擇遮罩進(jìn)行調(diào)整:硬遮罩或軟遮罩,軟指的是光致抗蝕劑掩模,而硬指的是金屬(例如鎳、鉻、鋁)或電介質(zhì),例如氧化硅或氮化硅,調(diào)整選擇性的另一種方式是通過(guò)調(diào)整影響相對(duì)蝕刻速率的工藝。
溫度對(duì)大多數(shù)材料的影響是蝕刻速率的增加,雖然看起來(lái)選擇性會(huì)隨著溫度的升高而保持不變,但并不是所有材料的蝕刻速率都會(huì)以相同的比例增加,一個(gè)例子是InP:在較低溫度下,InP的蝕刻速率相對(duì)較慢,與氧化硅相當(dāng),但是在高溫下,InP的蝕刻速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)電介質(zhì)掩模的蝕刻速率,另一個(gè)例子是用氧化硅掩模蝕刻硅,在這種情況下,選擇性隨著溫度的升高而降低。
襯底溫度與所謂的“熱預(yù)算”相關(guān),熱預(yù)算指的是樣品在加工過(guò)程中可以承受的高溫,例如,如果溫度過(guò)高,一些需要蝕刻的磁性材料可能會(huì)失去一些獨(dú)特的性能,光致抗蝕劑或臨時(shí)晶片結(jié)合材料可能會(huì)限制處理溫度。每個(gè)應(yīng)用都有特定的溫度要求,選擇能夠在您的溫度范圍內(nèi)準(zhǔn)確提供結(jié)果的設(shè)備是一個(gè)至關(guān)重要的考慮因素。
表面形態(tài)是指表面的微觀粗糙度,并非所有的應(yīng)用都要求表面具有原子級(jí)的光滑度,說(shuō)一個(gè)曲面光滑只是相對(duì)而言的,好在有計(jì)量學(xué)可以讓形態(tài)學(xué)定量化,原子力顯微鏡可以測(cè)量亞埃范圍內(nèi)的粗糙度(光滑度),白光干涉測(cè)量法也用于觀察物體表面的細(xì)節(jié),掃描電子顯微鏡圖像有時(shí)可以提供定量信息,但在比較表面時(shí)效果更好,側(cè)壁形態(tài)是許多光子器件如波導(dǎo)和邊發(fā)射激光器的相關(guān)度量,然而,通常難以量化蝕刻的影響并將其與初始掩模粗糙度分開(kāi)。
還有實(shí)際測(cè)量損害的挑戰(zhàn),簡(jiǎn)單地構(gòu)建一個(gè)設(shè)備并觀察到其性能不如預(yù)期是費(fèi)力的,并且可能令人沮喪,通常需要試驗(yàn)車(chē)輛和多種分析技術(shù)來(lái)明確識(shí)別損傷源,作為替代,建議對(duì)可能的損壞機(jī)制以及它們?nèi)绾斡绊懺O(shè)備有所了解,例如,具有鉸接結(jié)構(gòu)的微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)裝置可能不會(huì)受到紫外線(xiàn)輻射產(chǎn)生的等離子體的影響,有時(shí),通過(guò)表面分析計(jì)量(例如能量分散X射線(xiàn)分析)可以很容易地得到答案,而其他時(shí)候,通過(guò)襯底偏壓控制離子能量就可以得到答案,由于損傷的復(fù)雜性質(zhì)和發(fā)現(xiàn)其來(lái)源的困難度量,它很少作為一個(gè)規(guī)范包括在內(nèi)。
可重復(fù)性代表使用相同設(shè)備多次獲得相同結(jié)果的能力,類(lèi)似于晶片內(nèi)的均勻性,可重復(fù)性指的是批次間的測(cè)量,與均勻度一樣,通常使用標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算或((最大–最小)/ (2 x平均值))表達(dá)式來(lái)定量定義該參數(shù),它通常被稱(chēng)為晶片間的一致性。