半導(dǎo)體工藝（五）——刻蝕1.0（Etch）

首先刻蝕工藝在整個(gè)半導(dǎo)體工藝中也是至關(guān)重要的一個(gè)步驟。即光刻工藝之后真正將集成電路結(jié)構(gòu)在所需晶圓上的實(shí)現(xiàn)。所以刻蝕與光刻是相關(guān)聯(lián)的，曝光顯影的圖形質(zhì)量也是決定刻蝕后的圖形質(zhì)量，這點(diǎn)對(duì)于尺寸以及線寬要求極為嚴(yán)格的圖形來說非常重要。

1、刻蝕工藝分類：

在半導(dǎo)體制造中刻蝕工藝主要有兩種：干法刻蝕和濕法刻蝕。干法刻蝕又分為三種：等離子體刻蝕、離子束濺射刻蝕和反應(yīng)離子體刻蝕（RIE）。當(dāng)然刻蝕也可以分為有圖形刻蝕和無圖形刻蝕。有圖形刻蝕采用光刻膠或其他材料作為掩膜，只刻蝕掉裸露的部分，而無圖形刻蝕是在沒有掩膜的情況下進(jìn)行。

2、刻蝕的目的和問題：

在圖形轉(zhuǎn)移或者復(fù)制的精度依靠幾個(gè)工藝參數(shù)：不完全刻蝕、過刻蝕(overetch)、鉆蝕、選擇比和側(cè)邊的各項(xiàng)異性/各項(xiàng)同性刻蝕。

不完全刻蝕：原因可能是第一刻蝕時(shí)間過短，第二需要刻蝕的薄膜厚度不均勻等。

過刻蝕：在任何的刻蝕工藝中，總會(huì)有一定程度的、計(jì)劃的過刻蝕，以便允許表層厚度變化，再或者是為了下一步工藝的要求等等。

各向同性和異性：各向同性是指刻蝕會(huì)向各個(gè)方向進(jìn)行；各向異性與之相反，所以各向異性相比于同性會(huì)得到一個(gè)較為理想的刻蝕圖形（垂直的側(cè)邊）

鉆蝕：從最外的表面開始到底部的過程中刻蝕同樣也會(huì)在最外表面進(jìn)行，結(jié)果會(huì)在側(cè)面形成一個(gè)斜面。當(dāng)這種作用在光刻膠邊緣下被刻蝕，可稱為鉆蝕。

選擇比：是指在同一刻蝕條件下兩種不同材料刻蝕速率快慢之比。舉個(gè)例子：當(dāng)光刻膠作為掩膜需要去刻蝕SIO₂，用干法刻蝕，這時(shí)就需要考慮刻蝕時(shí)在同等的時(shí)間，光刻膠和SIO₂的刻蝕比。否則會(huì)出現(xiàn)光刻膠作為掩膜已經(jīng)被刻蝕完了，SIO₂還沒刻蝕到所需要的要求。

均勻性：是衡量刻蝕工藝在整個(gè)硅片上，或整個(gè)一批，或批與批之間刻蝕能力的參數(shù)。均勻性與選擇比有著密切的關(guān)系，因?yàn)榉蔷鶆蛐钥涛g會(huì)產(chǎn)生額外的過刻蝕。均勻性的一些問題是由于刻蝕速率和刻蝕剖面與圖形尺寸和密度有關(guān)而產(chǎn)生的?？涛g速率在小窗口圖形中較慢，甚至在具有高深寬比的小尺寸圖形上刻蝕能停止，這一現(xiàn)象被稱為深寬比相關(guān)刻蝕（ARDE），也被稱為微負(fù)載效應(yīng)。為了提高均勻性，必須把硅片表面的ARDE效應(yīng)減至最小。

除上述參數(shù)外，殘留物、聚合物、等離子體誘導(dǎo)損傷以及顆粒沾污也是實(shí)際生產(chǎn)中刻蝕技術(shù)的參數(shù)。

3、小結(jié)：

濕法刻蝕：濕法噴霧刻蝕、浸沒刻蝕。

優(yōu)點(diǎn)：成本較低、可以批量等。

缺點(diǎn)：

（1）局限于2um以上的圖形尺寸；

（2）各向同性，會(huì)側(cè)向腐蝕導(dǎo)致側(cè)邊形成一定的斜坡；

（3）在濕法刻蝕后必須要求沖洗和干燥的步驟；

（4）各種腐蝕劑是具有毒害以及潛在的污染；

（5）光刻膠黏附能力的失效從而導(dǎo)致鉆蝕。

干法刻蝕：等離子體、離子銑和反應(yīng)離子刻蝕（RIE）

優(yōu)點(diǎn)：選擇比好，能實(shí)現(xiàn)更小的圖形尺寸，能精準(zhǔn)控制精度等等。

缺點(diǎn)：慢、貴。

文章來源：尕輝 Lightigo