相比刻蚀用单晶硅材料,芯片用单晶硅材料是芯片等终端产品的原材料,市场更为广阔,国产替代的需求也十分旺盛。SEMI的统计显示,2018年全球半导体制造材料市场规模为322.38亿美元,其中硅材料的市场规模达到121.24亿美元,占比高达37.61%。刻蚀用单晶硅材料和芯片用单晶硅材料在制造环节上有诸多相似之处:积累的固液共存界面控制技术、热场尺寸优化工艺、多晶硅投料优化等工艺技术已经达到国际先进水平,为进入新赛道提供了产业技术和经验的支撑。干法刻蚀也可以根据被刻蚀的材料类型来分类,如刻蚀氮化镓、氧化硅、氮化硅、铝镓氮等材料。贵州硅材料刻蚀技术
双等离子体源刻蚀机加装有两个射频(RF)功率源,能够更精确地控制离子密度与离子能量。位于上部的射频功率源通过电感线圈将能量传递给等离子体从而增加离子密度,但是离子浓度增加的同时离子能量也随之增加。下部加装的偏置射频电源通过电容结构能够降低轰击在硅表面离子的能量而不影响离子浓度,从而能够更好地控制刻蚀速率与选择比。原子层刻蚀(ALE)为下一代刻蚀工艺技术,能够精确去除材料而不影响其他部分。随着结构尺寸的不断缩小,反应离子刻蚀面临刻蚀速率差异与下层材料损伤等问题。原子层刻蚀(ALE)能够精密控制被去除材料量而不影响其他部分,可以用于定向刻蚀或生成光滑表面,是刻蚀技术研究的热点之一。目前原子层刻蚀在芯片制造领域并没有取代传统的等离子刻蚀工艺,而是被用于原子级目标材料精密去除过程。河北Si材料刻蚀厂商湿法刻蚀是指利用溶液与预刻蚀材料之间的化学反应来去除未被掩蔽膜材料掩蔽的部分而达到刻蚀目的。
等向性刻蚀:大部份的湿刻蚀液均是等向性,换言之,对刻蚀接触点之任何方向腐蚀速度并无明显差异。故一旦定义好刻蚀掩膜的图案,暴露出来的区域,便是往下腐蚀的所在;兰记婚只要刻蚀配方具高选择性,便应当止于所该止之深度。然而有鉴于任何被蚀薄膜皆有其厚度,当其被蚀出某深度时,刻蚀掩膜图案边缘的部位渐与刻蚀液接触,故刻蚀液也开始对刻蚀掩膜图案边缘的底部,进行蚀掏,这就是所谓的下切或侧向侵蚀现象(undercut)。该现象造成的图案侧向误差与被蚀薄膜厚度同数量级,换言之,湿刻蚀技术因之而无法应用在类似次微米线宽的精密弃击乃制程技术!
典型的硅刻蚀是用含氮的物质与氢氟酸的混合水溶液。这一配比规则在控制刻蚀中成为一个重要的因素。在一些比率上,刻蚀硅会有放热反应。加热反应所产生的热可加速刻蚀反应,接下来又产生更多的热,这样进行下去会导致工艺无法控制。有时醋酸和其他成分被混合进来控制加热反应。一些器件要求在晶圆上刻蚀出槽或沟。刻蚀配方要进行调整以使刻蚀速率依靠晶圆的取向。取向的晶圆以45°角刻蚀,取向的晶圆以“平”底刻蚀。其他取向的晶圆可以得到不同形状的沟槽。多晶硅刻蚀也可用基本相同的规则。干法刻蚀优点是:各向异性好,选择比高,可控性、灵活性、重复性好。
干法刻蚀是芯片制造领域较主要的表面材料去除方法,拥有更好的剖面控制。干刻蚀法按作用机理分为:物理刻蚀、化学刻蚀和物理化学综合作用刻蚀。物理和化学综合作用机理中,离子轰击的物理过程可以通过溅射去除表面材料,具有比较强的方向性。离子轰击可以改善化学刻蚀作用,使反应元素与硅表面物质反应效率更高。综合型干刻蚀法综合离子溅射与表面反应的优点,使刻蚀具有较好的选择比和线宽控制。在集成电路制造过程中需要多种类型的干法刻蚀工艺,应用涉及硅片上各种材料。被刻蚀材料主要包括介质、硅和金属等,通过与光刻、沉积等工艺多次配合可以形成完整的底层电路、栅极、绝缘层以及金属通路等。有图形刻蚀和无图形刻蚀工艺条件能够采用干法刻蚀或湿法腐蚀技术来实现。辽宁氮化硅材料刻蚀技术
干法刻蚀优点是:细线条操作安全,易实现自动化,无化学废液,处理过程未引入污染,洁净度高。贵州硅材料刻蚀技术
对于被刻蚀材料和掩蔽层材料(例如光刻胶)的选择比SR可通过下式计算:SR=Ef/Er;其中,Ef为被刻蚀材料的刻蚀速率,Er为掩蔽层材料的刻蚀速率(如光刻胶);根据这个公式,选择比通常表示为一个比值,一个选择比差的工艺这一比值可能是1:1,意味着被刻蚀的材料与光刻胶掩蔽层被去除地一样快,而一个选择比高的工艺这一比值可能是100:1,说明被刻蚀材料的刻蚀速率为不要被刻蚀材料的(如光刻胶)刻蚀速率的100倍。广东省科学院半导体研究所。贵州硅材料刻蚀技术
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