在Si片上形成具有垂直侧壁的高深宽比沟槽结构是制备先进MEMS器件的关键工艺,其各向异性刻蚀要求非常严格。高深宽比的干法刻蚀技术以其刻蚀速率快、各向异性较强、污染少等优点脱颖而出,成为MEMS器件加工的关键技术之一。BOSCH工艺,又名TMDE(Time Multiplexed Deep Etching)工艺,是一个刻蚀—钝化—刻蚀的循环过程,以达到对硅材料进行高深宽比、各向异性刻蚀的目的。 BOSCH工艺的原理是在反应腔室中轮流通入钝化气体C4F8与刻蚀气体SF6与样品进行反应,工艺的整个过程是淀积钝化层步骤与刻蚀步骤的反复交替。其中保护气体C4F8在高密度等离子体的作用下分解生成碳氟聚合物保护层,沉积在已经做好图形的样品表面。湿法刻蚀是一个纯粹的化学反应过程。江西半导体材料刻蚀平台

干法刻蚀是芯片制造领域较主要的表面材料去除方法,拥有更好的剖面控制。干刻蚀法按作用机理分为:物理刻蚀、化学刻蚀和物理化学综合作用刻蚀。物理和化学综合作用机理中,离子轰击的物理过程可以通过溅射去除表面材料,具有比较强的方向性。离子轰击可以改善化学刻蚀作用,使反应元素与硅表面物质反应效率更高。综合型干刻蚀法综合离子溅射与表面反应的优点,使刻蚀具有较好的选择比和线宽控制。在集成电路制造过程中需要多种类型的干法刻蚀工艺,应用涉及硅片上各种材料。被刻蚀材料主要包括介质、硅和金属等,通过与光刻、沉积等工艺多次配合可以形成完整的底层电路、栅极、绝缘层以及金属通路等。河南材料刻蚀工艺物理上,等离子体刻蚀剂由反应室、真空系统、气体供应、终点检测和电源组成。

氮化硅的干法刻蚀S13N4在半导体工艺中主要用在两个地方。1、用做器件区的防止氧化保护层(厚约lOOnm)。2、作为器件的钝化保护层。在这两个地方刻蚀的图形尺寸都比较大,非等向的刻蚀就不那么重要了。刻蚀Si3N4时下方通常是厚约25nm的Si02,为了避免对Si02层的刻蚀,Si3N4与S102之间必须有一定的刻蚀选择比。S13N4的刻蚀基本上与Si02和Si类似,常用CF4+0等离子体来刻蚀。但是Si-N键强度介于Si-Si与Si-0之间,因此使Si3N4对Si或Si02的刻蚀选择比均不好。在CF4的等离子体中,Si对Si3N4的选择比约为8,而Si3N4对Si02的选择比只有2—3,在这么低的刻蚀选择比下,刻蚀时间的控制就变得非常重要。除了CF4外,也有人改用兰氟化氮(NF3)的等离子体来刻蚀Si3N4,虽然刻蚀速率较慢,但可获得可以接受的Si3N4/Si02的刻蚀选择比。
在GaN发光二极管器件制作过程中,刻蚀是一项很重要的工艺。ICP干法刻蚀常用在n型电极制作中,因为在蓝宝石衬底上生长LED,n型电极和P型电极位于同一侧,需要刻蚀露出n型层。ICP是近几年来很常用的一种离子体刻蚀技术,它在GaN的刻蚀中应用很普遍。ICP刻蚀具有等离子体密度和等离子体的轰击能量单独可控,低压强获得高密度等离子体,在保持高刻蚀速率的同事能够产生高的选择比和低损伤的刻蚀表面等优势。ICP(感应耦合等离子)刻蚀GaN是物料溅射和化学反应相结合的复杂过程。刻蚀GaN主要使用到氯气和三氯化硼,刻蚀过程中材料表面表面的Ga-N键在离子轰击下破裂,此为物理溅射,产生活性的Ga和N原子,氮原子相互结合容易析出氮气,Ga原子和Cl离子生成容易挥发的GaCl2或者GaCl3。湿法刻蚀特点是:湿法刻蚀在半导体工艺中有着普遍应用:磨片、抛光、清洗、腐蚀。

早期的刻蚀技术为湿法刻蚀,就是将刻蚀材料浸泡在腐蚀液中进行腐蚀的技术。这个过程是纯化学腐蚀的过程。湿法刻蚀具有良好的选择性,例如实验室经常采用磷酸来腐蚀铝金属化,而不会腐蚀金属化层间的介质层材料;半导体制造过程中用调配后的氢氟酸(加入NH4F缓冲液)来腐蚀二氧化硅,而不会对光刻胶造成过量的伤害。随着半导体特征尺寸的不断减小,湿法刻蚀逐渐**法刻蚀所替代。其原因在于湿法刻蚀是各向同性的,横向刻蚀的宽度接近于纵向刻蚀的深度,因此会产生钻蚀的现象,因此在小尺寸的制程中,湿法刻蚀的精度控制非常困难,并且可重复性差。介质刻蚀是用于介质材料的刻蚀,如二氧化硅,氮化硅。天津ICP材料刻蚀加工厂
刻蚀基本目标是在涂胶的硅片上正确地复制掩模图形。江西半导体材料刻蚀平台
介质刻蚀是用于介质材料的刻蚀,如二氧化硅。干法刻蚀优点是:各向异性好,选择比高,可控性、灵活性、重复性好,细线条操作安全,易实现自动化,无化学废液,处理过程未引入污染,洁净度高。缺点是:成本高,设备复杂。干法刻蚀主要形式有纯化学过程(如屏蔽式,下游式,桶式),纯物理过程(如离子铣),物理化学过程,常用的有反应离子刻蚀RIE,离子束辅助自由基刻蚀ICP等。干法刻蚀方式比较多,一般有:溅射与离子束铣蚀,等离子刻蚀(PlasmaEtching),高压等离子刻蚀,高密度等离子体(HDP)刻蚀,反应离子刻蚀(RIE)。另外,化学机械抛光CMP,剥离技术等等也可看成是广义刻蚀的一些技术。江西半导体材料刻蚀平台
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