“刻蚀”指的是用化学和物理方法有选择地从硅片表面去除不需要的材料,主要是晶圆制造中不可或缺的关键步骤。刻蚀技术按工艺可以分为湿法刻蚀与干法刻蚀,其中干法刻蚀是目前8英寸、12英寸先进制程中的主要刻蚀手段,干法刻蚀又多以“等离子体刻蚀”为主导。在刻蚀环节中,硅电极产生高电压,令刻蚀气体形成电离状态,其与芯片同时处于刻蚀设备的同一腔体中,并随着刻蚀进程而逐步被消耗,因此刻蚀电极也需要达到与晶圆一样的半导体级的纯度(11个9)。刻蚀技术可以通过控制刻蚀介质的pH值和电位来实现不同的刻蚀效果。深硅刻蚀
选择比指的是在同一刻蚀条件下一种材料与另一种材料相比刻蚀速率快多少,它定义为被刻蚀材料的刻蚀速率与另一种材料的刻蚀速率的比。基本内容:高选择比意味着只刻除想要刻去的那一层材料。一个高选择比的刻蚀工艺不刻蚀下面一层材料(刻蚀到恰当的深度时停止)并且保护的光刻胶也未被刻蚀。图形几何尺寸的缩小要求减薄光刻胶厚度。高选择比在较先进的工艺中为了确保关键尺寸和剖面控制是必需的。特别是关键尺寸越小,选择比要求越高。广东省科学院半导体研究所。江苏半导体刻蚀刻蚀技术可以通过控制刻蚀介质的流速和流量来实现不同的刻蚀效果。
材料刻蚀是一种常见的表面处理技术,用于制备微纳米结构、光学元件、电子器件等。刻蚀质量的评估通常包括以下几个方面:1.表面形貌:刻蚀后的表面形貌是评估刻蚀质量的重要指标之一。表面形貌可以通过扫描电子显微镜(SEM)或原子力显微镜(AFM)等技术进行观察和分析。刻蚀后的表面形貌应该与设计要求相符,表面光滑度、均匀性、平整度等指标应该达到一定的要求。2.刻蚀速率:刻蚀速率是评估刻蚀质量的另一个重要指标。刻蚀速率可以通过称量刻蚀前后样品的重量或者通过计算刻蚀前后样品的厚度差来确定。刻蚀速率应该稳定、可重复,并且与设计要求相符。3.刻蚀深度控制:刻蚀深度控制是评估刻蚀质量的另一个重要指标。刻蚀深度可以通过测量刻蚀前后样品的厚度差来确定。刻蚀深度应该与设计要求相符,并且具有良好的可控性和可重复性。4.表面化学性质:刻蚀后的表面化学性质也是评估刻蚀质量的重要指标之一。表面化学性质可以通过X射线光电子能谱(XPS)等技术进行分析。刻蚀后的表面化学性质应该与设计要求相符,表面应该具有良好的化学稳定性和生物相容性等特性。
湿法刻蚀是化学清洗方法中的一种,是化学清洗在半导体制造行业中的应用,是用化学方法有选择地从硅片表面去除不需要材料的过程。其基本目的是在涂胶的硅片上正确地复制掩膜图形,有图形的光刻胶层在刻蚀中不受到腐蚀源明显的侵蚀,这层掩蔽膜用来在刻蚀中保护硅片上的特殊区域而选择性地刻蚀掉未被光刻胶保护的区域。从半导体制造业一开始,湿法刻蚀就与硅片制造联系在一起。虽然湿法刻蚀已经逐步开始被法刻蚀所取代,但它在漂去氧化硅、去除残留物、表层剥离以及大尺寸图形刻蚀应用等方面仍然起着重要的作用。与干法刻蚀相比,湿法刻蚀的好处在于对下层材料具有高的选择比,对器件不会带来等离子体损伤,并且设备简单。刻蚀流片的速度与刻蚀速率密切相关喷淋流量的大小决定了基板表面药液置换速度的快慢。刻蚀技术可以使用化学刻蚀、物理刻蚀和混合刻蚀等不同的方法。
理想情况下,晶圆所有点的刻蚀速率都一致(均匀)。晶圆不同点刻蚀速率不同的情况称为非均匀性(或者称为微负载),通常以百分比表示。减少非均匀性和微负载是刻蚀的重要目标。应用材料公司一直以来不断开发具有成本效益的创新解决方案,来应对不断变化的蚀刻难题。这些难题可能源自于器件尺寸的不断缩小;所用材料的变化(例如高k薄膜或多孔较低k介电薄膜);器件架构多样化(例如FinFET和三维NAND晶体管);以及新的封装方式(例如硅穿孔(TSV)技术)。材料刻蚀技术可以用于制造微型电子元件和微型电路等微电子器件。Si材料刻蚀工艺
刻蚀技术也可以用于制造MEMS器件中的微机械结构、传感器、执行器等元件。深硅刻蚀
二氧化硅湿法刻蚀:较普通的刻蚀层是热氧化形成的二氧化硅。基本的刻蚀剂是氢氟酸,它有刻蚀二氧化硅而不伤及硅的优点。然而,饱和浓度的氢氟酸在室温下的刻蚀速率约为300A/s。这个速率对于一个要求控制的工艺来说太快了。在实际中,氢氟酸与水或氟化铵及水混合。以氟化铵来缓冲加速刻蚀速率的氢离子的产生。这种刻蚀溶液称为缓冲氧化物刻蚀或BOE。针对特定的氧化层厚度,他们以不同的浓度混合来达到合理的刻蚀时间。一些BOE公式包括一个湿化剂用以减小刻蚀表面的张力,以使其均匀地进入更小的开孔区。深硅刻蚀