材料刻蝕是一種常見的微納加工技術(shù),用于制造微電子器件、MEMS器件、光學器件等??涛g是通過化學或物理作用將材料表面的一部分或全部去除,從而形成所需的結(jié)構(gòu)或形狀。以下是幾種常見的材料刻蝕方法:1.干法刻蝕:干法刻蝕是指在真空或氣氛中使用化學氣相刻蝕(CVD)等方法進行刻蝕。干法刻蝕具有高精度、高選擇性和高速度等優(yōu)點,適用于制造微納電子器件和光學器件等。2.液相刻蝕:液相刻蝕是指在液體中使用化學反應進行刻蝕。液相刻蝕具有低成本、易于控制和高效率等優(yōu)點,適用于制造MEMS器件和生物芯片等。3.離子束刻蝕:離子束刻蝕是指使用高能離子束進行刻蝕。離子束刻蝕具有高精度、高速度和高選擇性等優(yōu)點,適用于制造微納電子器件和光學器件等。4.電化學刻蝕:電化學刻蝕是指在電解液中使用電化學反應進行刻蝕。電化學刻蝕具有高精度、高選擇性和低成本等優(yōu)點,適用于制造微納電子器件和生物芯片等。總之,不同的刻蝕方法適用于不同的材料和應用領(lǐng)域,選擇合適的刻蝕方法可以提高加工效率和產(chǎn)品質(zhì)量。刻蝕技術(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性質(zhì)等??涛g加工廠
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(如當平坦化硅片表面時需要減小形貌特征)。廣東省科學院半導體研究所。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。深圳感應耦合等離子刻蝕材料刻蝕刻蝕技術(shù)可以實現(xiàn)微納加工中的表面處理,如納米結(jié)構(gòu)、微納米孔等。
在半導體制造中有兩種基本的刻蝕工藝是: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。二氧化硅濕法刻蝕:較普通的刻蝕層是熱氧化形成的二氧化硅。
在等離子蝕刻工藝中,發(fā)生著許多的物理現(xiàn)象。當在腔體中使用電極或微波產(chǎn)生一個強電場的時候,這個電場會加速所有的自由電子并提高他們的內(nèi)部能量(由于宇宙射線的原因,在任何環(huán)境中都會存在一些自由電子)。自由電子與氣體中的原子/分子發(fā)生撞擊,如果在碰撞過程中,電子傳遞了足夠的能量給原子/分子,就會發(fā)生電離現(xiàn)象,并且產(chǎn)生正離子和其他自由電子若碰撞傳遞的能量不足以激發(fā)電離現(xiàn)象則無法產(chǎn)生穩(wěn)定且能發(fā)生反應的中性物當足夠的能量提供給系統(tǒng),一個穩(wěn)定的,氣相等離子體包含自由電子,正離子和反應中性物等離子蝕刻工藝中等離子體中的原子、分子離子、反應中性物通過物理和化學方式移除襯底表面的材料。純物理蝕刻采用強電場來加速正原子離子(通常使用重量較重,惰性的氬原子)朝向襯底,加速過程將能量傳遞給了離子,當它們撞擊到襯底表面時,內(nèi)部的能量傳遞給襯底表面的原子,如果足夠的能量被傳遞,襯底表面的原子會被噴射到氣體中,較終被真空系統(tǒng)抽走??涛g技術(shù)可以通過控制刻蝕介質(zhì)的流速和流量來實現(xiàn)不同的刻蝕效果。
干刻蝕是一類較新型,但迅速為半導體工業(yè)所采用的技術(shù),GaN材料刻蝕工藝。其利用電漿來進行半導體薄膜材料的刻蝕加工。其中電漿必須在真空度約10至0.001Torr的環(huán)境下,才有可能被激發(fā)出來;而干刻蝕采用的氣體,或轟擊質(zhì)量頗巨,或化學活性極高,均能達成刻蝕的目的,GaN材料刻蝕工藝。干刻蝕基本上包括離子轟擊與化學反應兩部份刻蝕機制。偏「離子轟擊」效應者使用氬氣(argon),加工出來之邊緣側(cè)向侵蝕現(xiàn)象極微。而偏化學反應效應者則采氟系或氯系氣體(如四氟化碳CF4),經(jīng)激發(fā)出來的電漿,即帶有氟或氯之離子團,可快速與芯片表面材質(zhì)反應。刪轎厚干刻蝕法可直接利用光阻作刻蝕之阻絕遮幕,不必另行成長阻絕遮幕之半導體材料。而其較重要的優(yōu)點,能兼顧邊緣側(cè)向侵蝕現(xiàn)象極微與高刻蝕率兩種優(yōu)點,換言之,本技術(shù)中所謂活性離子刻蝕已足敷頁堡局滲次微米線寬制程技術(shù)的要求,而正被大量使用。材料刻蝕是一種重要的微納加工技術(shù),可以制造出各種微小結(jié)構(gòu)。南昌反應離子束刻蝕
材料刻蝕技術(shù)可以用于制造微型結(jié)構(gòu),如微通道、微透鏡和微機械系統(tǒng)等??涛g加工廠
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反應,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)模預計近90億美元,自2010年至今CAGR約5.4%。預計該市場未來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。可以把光刻技術(shù)擴展到32nm以下技術(shù)節(jié)點??涛g加工廠