等離子刻蝕是將電磁能量(通常為射頻(RF))施加到含有化學反應成分(如氟或氯)的氣體中實現。等離子會釋放帶正電的離子來撞擊晶圓以去除(刻蝕)材料,并和活性自由基產生化學反應,與刻蝕的材料反應形成揮發(fā)性或非揮發(fā)性的殘留物。離子電荷會以垂直方向射入晶圓表面。這樣會形成近乎垂直的刻蝕形貌,這種形貌是現今密集封裝芯片設計中制作細微特征所必需的。一般而言,高蝕速率(在一定時間內去除的材料量)都會受到歡迎。反應離子刻蝕(RIE)的目標是在物理刻蝕和化學刻蝕之間達到較佳平衡,使物理撞擊(刻蝕率)強度足以去除必要的材料,同時適當的化學反應能形成易于排出的揮發(fā)性殘留物或在剩余物上形成保護性沉積(選擇比和形貌控制)。采用磁場增強的RIE工藝,通過增加離子密度而不增加離子能量(可能會損失晶圓)的方式,改進了處理過程。當需要處理多層薄膜時,以及刻蝕中必須精確停在某個特定薄膜層而不對其造成損傷時??涛g工藝:把未能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。河北Si材料刻蝕代工
等離子體刻蝕機要求相同的元素: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)把內部壓力降低。在真空建立起來后,將反應室內充入反應氣體。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。吉林氧化硅材料刻蝕代工干法刻蝕優(yōu)點是:可控性。
刻蝕較簡單較常用分類是: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反應過程,是指利用溶液與預刻蝕材料之間的化學反應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:濕法刻蝕在半導體工藝中有著普遍應用:磨片、拋光、清洗、腐蝕。優(yōu)點是選擇性好、重復性好、生產效率高、設備簡單、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、介質刻蝕和硅刻蝕。
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。濕法刻蝕特點是:濕法刻蝕在半導體工藝中有著普遍應用:磨片、拋光、清洗、腐蝕。干法刻蝕優(yōu)點是:無化學廢液。
刻蝕也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。干法刻蝕優(yōu)點是:處理過程未引入污染。江蘇半導體材料刻蝕加工廠
干法刻蝕優(yōu)點是:細線條操作安全。河北Si材料刻蝕代工
在Si片上形成具有垂直側壁的高深寬比溝槽結構是制備先進MEMS器件的關鍵工藝,其各向異性刻蝕要求非常嚴格。高深寬比的干法刻蝕技術以其刻蝕速率快、各向異性較強、污染少等優(yōu)點脫穎而出,成為MEMS器件加工的關鍵技術之一。BOSCH工藝,又名TMDE(TimeMultiplexedDeepEtching)工藝,是一個刻蝕一鈍化一刻蝕的循環(huán)過程,以達到對硅材料進行高深寬比、各向異性刻蝕的目的。BOSCH工藝的原理是在反應腔室中輪流通入鈍化氣體C4F8與刻蝕氣體SF6與樣品進行反應,湖北硅材料刻蝕,工藝的整個過程是淀積鈍化層步驟與刻蝕步驟的反復交替,硅材料刻蝕。其中保護氣體C4F8在高密度等離子體的作用下分解生成碳氟聚合物保護層,沉積在已經做好圖形的樣品表面。深硅刻蝕是MEMS器件制作當中一個比較重要的工藝。河北Si材料刻蝕代工