刻蝕是按照掩模圖形或設計要求對半導體襯底表面或表面覆蓋薄膜進行選擇性刻蝕的技術,它是半導體制造工藝,微電子IC制造工藝以及微納制造工藝中的一種相當重要的步驟。是與光刻相聯(lián)系的圖形化處理的一種主要工藝。刻蝕分為干法刻蝕和濕法腐蝕。原位芯片目前掌握多種刻蝕工藝,并會根據(jù)客戶的需求,設計刻蝕效果好且性價比高的刻蝕解決方案??涛g技術主要應用于半導體器件,集成電路制造,薄膜電路,印刷電路和其他微細圖形的加工等。廣東省科學院半導體研究所??涛g原理氧化物的等離子體刻蝕工藝大多采用含有氟碳化合物的氣體進行刻蝕。廣東深硅刻蝕材料刻蝕外協(xié)
在半導體制造中有兩種基本的刻蝕工藝:干法刻蝕和濕法腐蝕。干法刻蝕是把硅片表面曝露于氣態(tài)中產(chǎn)生的等離子體,等離子體通過光刻膠中開出的窗口,與硅片發(fā)生物理或化學反應(或這兩種反應),從而去掉曝露的表面材料。干法刻蝕是亞微米尺寸下刻蝕器件的較重要方法。而在濕法腐蝕中,液體化學試劑(如酸、堿和溶劑等)以化學方式去除硅片表面的材料。濕法腐蝕一般只是用在尺寸較大的情況下(大于3微米)。濕法腐蝕仍然用來腐蝕硅片上某些層或用來去除干法刻蝕后的殘留物。廣州花都RIE刻蝕刻蝕是指用化學或物理方法有選擇地從硅片表面去除不需要的材料的過程。
典型的硅刻蝕是用含氮的物質(zhì)與氫氟酸的混合水溶液。這一配比規(guī)則在控制刻蝕中成為一個重要的因素。在一些比率上,刻蝕硅會有放熱反應。加熱反應所產(chǎn)生的熱可加速刻蝕反應,接下來又產(chǎn)生更多的熱,這樣進行下去會導致工藝無法控制。有時醋酸和其他成分被混合進來控制加熱反應。一些器件要求在晶圓上刻蝕出槽或溝??涛g配方要進行調(diào)整以使刻蝕速率依靠晶圓的取向。取向的晶圓以45°角刻蝕,取向的晶圓以“平”底刻蝕。其他取向的晶圓可以得到不同形狀的溝槽。多晶硅刻蝕也可用基本相同的規(guī)則。
等離子體刻蝕機要求相同的元素是:化學刻蝕劑和能量源。物理上,等離子體刻蝕劑由反應室、真空系統(tǒng)、氣體供應、終點檢測和電源組成。晶圓被送入反應室,并由真空系統(tǒng)把內(nèi)部壓力降低。在真空建立起來后,將反應室內(nèi)充入反應氣體。對于二氧化硅刻蝕,氣體一般使用CF4和氧的混合劑。電源通過在反應室中的電極創(chuàng)造了一個射頻電場。能量場將混合氣體激發(fā)或等離子體狀態(tài)。在激發(fā)狀態(tài),氟刻蝕二氧化硅,并將其轉(zhuǎn)化為揮發(fā)性成分由真空系統(tǒng)排出。ICP刻蝕設備能夠進行(氮化鎵)、(氮化硅)、(氧化硅)、(鋁鎵氮)等半導體材料進行刻蝕。物理和化學綜合作用機理中,離子轟擊的物理過程可以通過濺射去除表面材料,具有比較強的方向性。
刻蝕工藝是:把未被抗蝕劑掩蔽的薄膜層除去,從而在薄膜上得到與抗蝕劑膜上完全相同圖形的工藝。在集成電路制造過程中,經(jīng)過掩模套準、曝光和顯影,在抗蝕劑膜上復印出所需的圖形,或者用電子束直接描繪在抗蝕劑膜上產(chǎn)生圖形,然后把此圖形精確地轉(zhuǎn)移到抗蝕劑下面的介質(zhì)薄膜(如氧化硅、氮化硅、多晶硅)或金屬薄膜(如鋁及其合金)上去,制造出所需的薄層圖案??涛g就是用化學的、物理的或同時使用化學和物理的方法,有選擇地把沒有被抗蝕劑掩蔽的那一部分薄膜層除去,從而在薄膜上得到和抗蝕劑膜上完全一致的圖形。刻蝕技術主要分為干法刻蝕與濕法刻蝕。干法刻蝕主要利用反應氣體與等離子體進行刻蝕;濕法刻蝕主要利用化學試劑與被刻蝕材料發(fā)生化學反應進行刻蝕。在工藝中可能會對一個薄膜層或多個薄膜層執(zhí)行特定的刻蝕步驟。硅刻蝕(包括多晶硅)應用于需要去除硅的場合,如刻蝕多晶硅晶體管柵和硅槽電容。徐州反應離子束刻蝕
二氧化硅濕法刻蝕:普通的刻蝕層是熱氧化形成的二氧化硅。廣東深硅刻蝕材料刻蝕外協(xié)
介質(zhì)刻蝕是用于介質(zhì)材料的刻蝕,例如二氧化硅。干法刻蝕優(yōu)點是:各向異性好,選擇比高,可控性、靈活性、重復性好,細線條操作安全,易實現(xiàn)自動化,無化學廢液,處理過程未引入污染,潔凈度高。缺點是:成本高,設備復雜。干法刻蝕主要形式有純化學過程(如屏蔽式,下游式,桶式),純物理過程(如離子銑),物理化學過程,常用的有反應離子刻蝕RIE,離子束輔助自由基刻蝕ICP等。干法刻蝕方式比較多,一般有:濺射與離子束銑蝕,等離子刻蝕(PlasmaEtching),高壓等離子刻蝕,高密度等離子體(HDP)刻蝕,反應離子刻蝕(RIE)。另外,化學機械拋光CMP,剝離技術等等也可看成是廣義刻蝕的一些技術??涛g基本目標是在涂膠的硅片上正確地復制掩模圖形。廣東深硅刻蝕材料刻蝕外協(xié)