深硅刻蚀设备的主要组成部分有以下几个:反应室:反应室是深硅刻蚀设备中进行刻蚀反应的空间,它由一个密封的金属或石英容器和一个加热系统组成。反应室内部有一个放置硅片的载台,载台上有一个电极,可以通过射频电源产生偏置电压,加速等离子体中的离子对硅片进行刻蚀。反应室外部有一个感应线圈,可以通过射频电源产生高密度等离子体,提供刻蚀所需的活性物种。反应室内部还有一个气路系统,可以向反应室内送入不同的气体,如SF6、C4F8、O2、N2等,控制刻蚀反应的化学性质。深硅刻蚀设备的关键硬件包括等离子体源、反应室、电极、温控系统、真空系统、气体供给系统和控制系统等。天津刻蚀硅材料
干法刻蚀(DryEtching)是使用气体刻蚀介质。常用的干法刻蚀方法包括物理刻蚀(如离子束刻蚀)和化学气相刻蚀(如等离子体刻蚀)等。与干法蚀刻相比,湿法刻蚀使用液体刻蚀介质,通常是一种具有化学反应性的溶液或酸碱混合液。这些溶液可以与待刻蚀材料发生化学反应,从而实现刻蚀。硅湿法刻蚀是一种相对简单且成本较低的方法,通常在室温下使用液体刻蚀介质进行。然而,与干法刻蚀相比,它的刻蚀速度较慢,并且还需要处理废液。每个目标物质都需要选择不同的化学溶液进行刻蚀,因为它们具有不同的固有性质。例如,在刻蚀SiO2时,主要使用HF;而在刻蚀Si时,主要使用HNO3。因此,在该过程中选择适合的化学溶液至关重要,以确保目标物质能够充分反应并被成功去除。佛山Si材料刻蚀加工厂三五族材料刻蚀常用的掩膜材料有光刻胶、金属、氧化物、氮化物等。
深硅刻蚀设备的主要性能指标有以下几个:刻蚀速率:刻蚀速率是指单位时间内硅片上被刻蚀掉的厚度,它反映了深硅刻蚀设备的生产效率和成本。刻蚀速率受到反应室内的压力、温度、气体流量、电压、电流等参数的影响,一般在0.5-10微米/分钟之间。刻蚀速率越高,表示深硅刻蚀设备的生产效率越高,成本越低。选择性:选择性是指硅片上被刻蚀的材料与未被刻蚀的材料之间的刻蚀速率比,它反映了深硅刻蚀设备的刻蚀精度和质量。选择性受到反应室内的气体种类、比例、化学性质等参数的影响,一般在10-1000之间。选择性越高,表示深硅刻蚀设备对硅片上不同材料的区分能力越强,刻蚀精度和质量越高。
电容耦合等离子体刻蚀(CCP)是通过匹配器和隔直电容把射频电压加到两块平行平板电极上进行放电而生成的,两个电极和等离子体构成一个等效电容器。这种放电是靠欧姆加热和鞘层加热机制来维持的。由于射频电压的引入,将在两电极附近形成一个电容性鞘层,而且鞘层的边界是快速振荡的。当电子运动到鞘层边界时,将被这种快速移动的鞘层反射而获得能量。电容耦合等离子体刻蚀常用于刻蚀电介质等化学键能较大的材料,刻蚀速率较慢。电感耦合等离子体刻蚀(ICP)的原理,是交流电流通过线圈产生诱导磁场,诱导磁场产生诱导电场,反应腔中的电子在诱导电场中加速产生等离子体。通过这种方式产生的离子化率高,但是离子团均一性差,常用于刻蚀硅,金属等化学键能较小的材料。电感耦合等离子体刻蚀设备可以做到电场在水平和垂直方向上的控制,可以做到真正意义上的De-couple,控制plasma密度以及轰击能量。Bosch工艺作为深硅刻蚀的基本工艺,采用SF6和C4F8循环刻蚀实现高深宽比的硅刻蚀。
干法刻蚀使用气体作为主要刻蚀材料,不需要液体化学品冲洗。干法刻蚀主要分为等离子刻蚀,离子溅射刻蚀,反应离子刻蚀三种,运用在不同的工艺步骤中。等离子体刻蚀是将刻蚀气体电离,产生带电离子,分子,电子以及化学活性很强的原子(分子)团,然后原子(分子)团会与待刻蚀材料反应,生成具有挥发性的物质,并被真空设备抽气排出。根据产生等离子体方法的不同,干法刻蚀主要分为电容性等离子体刻蚀和电感性等离子体刻蚀。电容性等离子体刻蚀主要处理较硬的介质材料,刻蚀高深宽比的通孔,接触孔,沟道等微观结构。电感性等离子体刻蚀,主要处理较软和较薄的材料。这两种刻蚀设备涵盖了主要的刻蚀应用。深硅刻蚀设备的应用案例是指深硅刻蚀设备在不同领域和场景中成功地制造出具有特定功能和性能硅结构的实例。广州黄埔刻蚀设备
离子束刻蚀为大功率激光系统提供达到波长级精度的衍射光学元件。天津刻蚀硅材料
。ICP类型具有较高的刻蚀速率和均匀性,但由于离子束和自由基的比例难以控制,导致刻蚀的方向性和选择性较差,以及扇形效应较大等缺点;三是磁控增强反应离子刻蚀(MERIE),该类型是指在RIE类型的基础上,利用磁场增强等离子体的密度和均匀性,从而提高刻蚀速率和均匀性,同时降低离子束的能量和方向性,从而减少物理损伤和加热效应,以及改善刻蚀的方向性和选择性。MERIE类型具有较高的刻蚀速率、均匀性、方向性和选择性,但由于磁场的存在,导致设备的结构和控制较为复杂,以及磁场对样品表面造成的影响难以预测等缺点。天津刻蚀硅材料