生產(chǎn)集成電路的第一步是通過(guò)掩模向基底透射電路圖案。光敏性聚合物光刻膠經(jīng)紫外線(xiàn)曝光后,受照射部分通過(guò)顯影作用去除。一旦電路圖案在光刻膠上定型后,即可通過(guò)刻蝕工藝將圖案復(fù)制到多晶硅等質(zhì)地的基底薄膜上,從而形成晶體管門(mén)電路,同時(shí)用鋁或銅實(shí)現(xiàn)元器件之間的互連,或用二氧化硅來(lái)阻斷互連路徑??涛g的作用在于將印刷圖案以極高的準(zhǔn)確性轉(zhuǎn)移到基底上,因此刻蝕工藝必須有選擇地去除不同薄膜,基底的刻蝕要求具備高度選擇性。否則,不同導(dǎo)電金屬層之間就會(huì)出現(xiàn)短路。另外,刻蝕工藝還應(yīng)具有各向異性,那樣可保證將印刷圖案精確復(fù)制到基底上。
20世紀(jì)70年代,微電子元器件產(chǎn)業(yè)開(kāi)始采用等離子刻蝕技術(shù)。等離子體可將氣體分子離解或分解為化學(xué)活性組分,后者與基底的固體表面發(fā)生反應(yīng),生成揮發(fā)性物質(zhì),然后被真空泵抽走。通常有四種材料必須進(jìn)行刻蝕處理:硅(慘雜硅或非慘雜硅)、電介質(zhì)(如SiO2或SiN)、金屬(通常為鋁、銅)以及光刻膠。每種材料的化學(xué)性質(zhì)都各不相同。等離子體刻蝕為一種各向異性刻蝕工藝,可以確??涛g圖案的精確性、對(duì)特定材料的選擇性以及刻蝕效果的均勻性。等離子體刻蝕中,同時(shí)發(fā)生著基于等離子作用的物理刻蝕和基于活性基團(tuán)作用的化學(xué)刻蝕。等離子體刻蝕工藝始于比較簡(jiǎn)單的平板二極管技術(shù),已經(jīng)發(fā)展到時(shí)用價(jià)值數(shù)百萬(wàn)美元的組合腔室,配備有多頻發(fā)生器、靜電吸盤(pán)、外部壁溫控制器以及針對(duì)特定薄膜專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)得多種流程控制傳感器。
可進(jìn)行刻蝕處理的電介質(zhì)為二氧化硅和氮化硅。這兩種電介質(zhì)的化學(xué)鍵鍵能很高,一般需采用由碳氟化合物氣體(如CF4、C4F8等)產(chǎn)生的高活性氟等離子體才能將其刻蝕。上述氣體所產(chǎn)生的等離子體化學(xué)性質(zhì)極為復(fù)雜,往往會(huì)在基底表面產(chǎn)生聚合物沉積,一般采用高能離子將上述沉積物去除。