科普湿式蚀刻和干式蚀刻有什么区别,哪一种是能实现三维精细加工的蚀刻?

科技   2024-08-23 20:00   北京  


蚀刻 是一个利用化学药液和离子的化学反应 (腐蚀作用对已形成的膜预订形状加工的工序有两种不同的类型湿式蚀刻和干式蚀刻湿式蚀刻成本低生产效率高干式蚀刻成本稍高但能实现精细加工

两种不同类型的蚀刻方法

经历过曝光工序的单晶硅晶圆可以通过图案显影将晶圆上不需要的抗蚀剂 (例如光照射区域) 移除然后将保留的光致抗蚀剂作为光致抗蚀剂掩模通过蚀刻工序去除单晶硅晶圆上不需要的氧化膜(例如SiO2 )。不需要的氧化膜被去除后再将剩余的光致抗蚀剂去除以获得期望的氧化膜形状这个工序就是蚀刻

蚀刻方法有湿式和干式两种不同的类型

① 湿式蚀刻
湿式蚀刻是一种用化学药液腐蚀氧化膜和硅的方法所用的化学药液相对便宜而且该方法具有很高的生产力和成本效益因为一次可以同时处理几十张单晶硅晶圆
使用的蚀刻药液取决于要蚀刻的膜例如对于氧化膜 (SiO)的蚀刻需要使用氢氟酸(HF)或氟化铵 (NHF)。对于硅 (Si) 的蚀刻需要使用氢氟酸和硝酸的混合物而对于膜 (SiN) 的蚀刻则需要使用热的磷酸来进行
湿式蚀刻由于腐蚀作用是各向同性 (腐蚀作用在任何方向上均匀进行) 因此湿式蚀刻在掩模下的水平方向上也会进行而蚀刻的垂直方向则从表面开始逐渐变细
因此湿式蚀刻不适合于精细图案的加工
通过蚀刻进行图案形状的加工



湿式蚀刻的示意图


湿式蚀刻不适合精细化图案的加工




② 干式蚀刻

干式蚀刻不使用液体化学药剂对单晶硅晶圆进行腐蚀典型例子有反应性离子蚀刻 (Reactive Ion Etching,RIE),该反应性离子蚀刻通过离子撞击以去除未被抗蚀剂遮蔽的膜在反应性离子蚀刻中成对设置的电极被紧紧地放置在一个腔室的内部晶圆被放置在一个电极上由等离子体产生的离子被吸附在要蚀刻的材料上引起材料表面的化学反应要蚀刻的材料最终以化学反应产物的气体排出被耗尽去除使蚀刻得以进行

干式蚀刻可以进行精细图案的加工加工精度良好因此目前的LSI制造大部分采用这种干式蚀刻方法。
干式蚀刻 (RIE)


③ 用于微细化加工的最先进新型蚀刻装置

微波ECR等离子体系统利用真空系统中的磁场和微波(2.45GHz) 电子回旋共振 (Electron Cyclotron Resonance,ECR) 现象进行蚀刻
电感耦合等离子体 (Inductive Coupled Plasma,ICP) 蚀刻系统通过将等离子体与高频线圈进行电感耦合创造出高密度的等离子体状态
这些最先进的蚀刻系统与最先进的光刻技术兼容根据形成的抗蚀剂图案真实地再现精细加工的精确性和均匀性并满足300mm晶圆和其他应用的量产要求

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图文 | 吴美祎

责任编辑 | 翟天睿

审核人 | 付承桂


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