刻蝕較簡單較常用分類主要是:干法刻蝕和濕法刻蝕。顯而易見,它們的區(qū)別就在于濕法使用溶劑或溶液來進行刻蝕。濕法刻蝕是一個純粹的化學(xué)反應(yīng)過程,是指利用溶液與預(yù)刻蝕材料之間的化學(xué)反應(yīng)來去除未被掩蔽膜材料掩蔽的部分而達到刻蝕目的。特點是:濕法刻蝕在半導(dǎo)體工藝中有著普遍應(yīng)用:磨片、拋光、清洗、腐蝕。優(yōu)點是選擇性好、重復(fù)性好、生產(chǎn)效率高、設(shè)備簡單、成本低。干法刻蝕種類比較多,包括光揮發(fā)、氣相腐蝕、等離子體腐蝕等。按照被刻蝕的材料類型來劃分,干法刻蝕主要分成三種:金屬刻蝕、介質(zhì)刻蝕和硅刻蝕。刻蝕技術(shù)可以通過選擇不同的刻蝕氣體和壓力來實現(xiàn)不同的刻蝕效果。北京Si材料刻蝕
濕法刻蝕是化學(xué)清洗方法中的一種,是化學(xué)清洗在半導(dǎo)體制造行業(yè)中的應(yīng)用,是用化學(xué)方法有選擇地從硅片表面去除不需要材料的過程。其基本目的是在涂膠的硅片上正確地復(fù)制掩膜圖形,有圖形的光刻膠層在刻蝕中不受到腐蝕源明顯的侵蝕,這層掩蔽膜用來在刻蝕中保護硅片上的特殊區(qū)域而選擇性地刻蝕掉未被光刻膠保護的區(qū)域。從半導(dǎo)體制造業(yè)一開始,濕法刻蝕就與硅片制造聯(lián)系在一起。雖然濕法刻蝕已經(jīng)逐步開始被法刻蝕所取代,但它在漂去氧化硅、去除殘留物、表層剝離以及大尺寸圖形刻蝕應(yīng)用等方面仍然起著重要的作用。與干法刻蝕相比,濕法刻蝕的好處在于對下層材料具有高的選擇比,對器件不會帶來等離子體損傷,并且設(shè)備簡單。工藝所用化學(xué)物質(zhì)取決于要刻蝕的薄膜類型。南通RIE刻蝕刻蝕技術(shù)可以實現(xiàn)不同深度的刻蝕,從幾納米到數(shù)百微米不等。
光刻膠又稱光致抗蝕劑,是一種對光敏感的混合液體。其組成部分包括以下幾種:光引發(fā)劑(包括光增感劑、光致產(chǎn)酸劑)、光刻膠樹脂、單體、溶劑和其他助劑。光刻膠可以通過光化學(xué)反應(yīng),經(jīng)曝光、顯影等光刻工序?qū)⑺枰奈⒓殘D形從光罩(掩模版)轉(zhuǎn)移到待加工基片上。依據(jù)使用場景,這里的待加工基片可以是集成電路材料,顯示面板材料或者印刷電路板。據(jù)第三方機構(gòu)智研咨詢統(tǒng)計,2019年全球光刻膠市場規(guī)模預(yù)計近90億美元,自2010年至今CAGR約5.4%。預(yù)計該市場未來3年仍將以年均5%的速度增長,至2022年全球光刻膠市場規(guī)模將超過100億美元??梢园压饪碳夹g(shù)擴展到32nm以下技術(shù)節(jié)點。
溫度越高刻蝕效率越高,但是溫度過高工藝方面波動較大,只要通過設(shè)備自帶溫控器和點檢確認(rèn)??涛g流片的速度與刻蝕速率密切相關(guān)噴淋流量的大小決定了基板表面藥液置換速度的快慢,流量控制可保證基板表面藥液濃度均勻。過刻量即測蝕量,適當(dāng)增加測試量可有效控制刻蝕中的點狀不良作業(yè)數(shù)量管控:每天對生產(chǎn)數(shù)量及時記錄,達到規(guī)定作業(yè)片數(shù)及時更換。作業(yè)時間管控:由于藥液的揮發(fā),所以如果在規(guī)定更換時間未達到相應(yīng)的生產(chǎn)片數(shù)藥液也需更換。首片和抽檢管控:作業(yè)時需先進行首片確認(rèn),且在作業(yè)過程中每批次進行抽檢(時間間隔約25min)。1、大面積刻蝕不干凈:刻蝕液濃度下降、刻蝕溫度變化。2、刻蝕不均勻:噴淋流量異常、藥液未及時沖洗干凈等。3、過刻蝕:刻蝕速度異常、刻蝕溫度異常等。在硅材料刻蝕當(dāng)中,硅針的刻蝕需要用到各向同性刻蝕,硅柱的刻蝕需要用到各項異性刻蝕。刻蝕技術(shù)可以通過控制刻蝕介質(zhì)的濃度和溫度來實現(xiàn)不同的刻蝕效果。
刻蝕可以分成有圖形刻蝕和無圖形刻蝕。有圖形刻蝕采用掩蔽層(有圖形的光刻膠)來定義要刻蝕掉的表面材料區(qū)域,只有硅片上被選擇的這一部分在刻蝕過程中刻掉。有圖形刻蝕可用來在硅片上制作多種不同的特征圖形,包括柵、金屬互連線、通孔、接觸孔和溝槽。無圖形刻蝕、反刻或剝離是在整個硅片沒有掩模的情況下進行的,這種刻蝕工藝用于剝離掩模層。反刻是在想要把某一層膜的總的厚度減小時采用的(如當(dāng)平坦化硅片表面時需要減小形貌特征)。廣東省科學(xué)院半導(dǎo)體研究所。同樣的刻蝕條件,針對不同的刻蝕暴露面積,刻蝕的速率會有所不一樣??涛g技術(shù)可以實現(xiàn)對材料表面的改性,如增加表面粗糙度和改變表面化學(xué)性質(zhì)等。廣州激光刻蝕
刻蝕技術(shù)可以用于制造微電子器件、MEMS器件、光學(xué)器件等。北京Si材料刻蝕
鋁膜濕法刻蝕:對于鋁和鋁合金層有選擇性的刻蝕溶液是居于磷酸的。遺憾的是,鋁和磷酸反應(yīng)的副產(chǎn)物是微小的氫氣泡。這些氣泡附著在晶圓表面,并阻礙刻蝕反應(yīng)。結(jié)果既可能產(chǎn)生導(dǎo)致相鄰引線短路的鋁橋連,又可能在表面形成不希望出現(xiàn)的雪球的鋁點。特殊配方鋁刻蝕溶液的使用緩解了這個問題。典型的活性溶液成分配比是:16:1:1:2。除了特殊配方外,典型的鋁刻蝕工藝還會包含以攪拌或上下移動晶圓舟的攪動。有時超聲波或兆頻超聲波也用來去除氣泡。北京Si材料刻蝕