二氧化硅的干法刻蚀:刻蚀原理氧化物的等离子体刻蚀工艺大多采用含有氟碳化合物的气体进行刻蚀。使用的气体有四氟化碳(CF)、八氟丙烷(C,F8)、三氟甲烷(CHF3)等,常用的是CF和CHFCF的刻蚀速率比较高但对多晶硅的选择比不好,CHF3的聚合物生产速率较高,非等离子体状态下的氟碳化合物化学稳定性较高,且其化学键比SiF的化学键强,不会与硅或硅的氧化物反应。选择比的改变在当今半导体工艺中,Si02的干法刻蚀主要用于接触孔与金属间介电层连接洞的非等向性刻蚀方面。前者在S102下方的材料是Si,后者则是金属层,通常是TiN(氮化钛),因此在Si02的刻蚀中,Si07与Si或TiN的刻蚀选择比是一个比较重要的因素。按照被刻蚀的材料类型来划分,干法刻蚀主要分成三种:金属刻蚀、介质刻蚀和硅刻蚀。天津GaN材料刻蚀服务

等离子体刻蚀机要求相同的元素:化学刻蚀剂和能量源。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。晶圆被送入反应室,并由真空系统把内部压力降低。在真空建立起来后,将反应室内充入反应气体。对于二氧化硅刻蚀,气体一般使用CF4和氧的混合剂。电源通过在反应室中的电极创造了一个射频电场。能量场将混合气体激发或等离子体状态。在激发状态,氟刻蚀二氧化硅,并将其转化为挥发性成分由真空系统排出。广东省科学院半导体研究所。深圳深硅刻蚀材料刻蚀平台同样的刻蚀条件,针对不同的刻蚀暴露面积,刻蚀的速率会有所不一样。

等离子刻蚀是干法刻蚀中较常见的一种形式。一种或多种气体原子或分子混合于反应腔室中,在外部能量作用下(如射频、微波等)形成等离子体。其原理是暴露在电子区域的气体形成等离子体,由此产生的电离气体和释放高能电子组成的气体,从而形成了等离子或离子,电离气体原子通过电场加速时,会释放足够的力量与表面驱逐力紧紧粘合材料或蚀刻表面。一个等离子体干法刻蚀系统基本部件包括:发生刻蚀反应的反应腔、产生等离子体气的射频电源、气体流量控制系统、去除生成物的真空系统。刻蚀中会用到大量的化学气体,通常用氟刻蚀二氧化硅,氯和氟刻蚀铝,氯、氟和溴刻蚀硅,氧去除光刻胶。
基本工艺要求理想的刻蚀工艺必须具有以下特点:①各向异性刻蚀,即只有垂直刻蚀,没有横向钻蚀。这样才能保证精确地在被刻蚀的薄膜上复制出与抗蚀剂上完全一致的几何图形;②良好的刻蚀选择性,即对作为掩模的抗蚀剂和处于其下的另一层薄膜或材料的刻蚀速率都比被刻蚀薄膜的刻蚀速率小得多,以保证刻蚀过程中抗蚀剂掩蔽的有效性,不致发生因为过刻蚀而损坏薄膜下面的其他材料;③加工批量大,控制容易,成本低,对环境污染少,适用于工业生产。在激发状态,氟刻蚀二氧化硅,并将其转化为挥发性成分由真空系统排出。

反应离子刻蚀(RIE)是当前常用技术路径,属于物理和化学混合刻蚀。在传统的反应离子刻蚀机中,进入反应室的气体会被分解电离为等离子体,等离子体由反应正离子、自由基、反应原子等组成。反应正离子会轰击硅片表面形成物理刻蚀,同时被轰击的硅片表面化学活性被提高,之后硅片会与自由基和反应原子形成化学刻蚀。这个过程中由于离子轰击带有方向性,RIE技术具有较好的各向异性。目前先进集成电路制造技术中用于刻蚀关键层的刻蚀方法是高密度等离子体刻蚀技术。传统的RIE系统难以使刻蚀物质进入高深宽比图形中并将残余生成物从中排出,因此不能满足0.25μm以下尺寸的加工要求,解决办法是增加等离子体的密度。高密度等离子体刻蚀技术主要分为电子回旋加速振荡(ECR)、电容或电感耦合等离子体(CCP/ICP)、双等离子体源等。刻蚀基本目标是在涂胶的硅片上正确地复制掩模图形。河北氮化硅材料刻蚀服务
晶圆不同点刻蚀速率不同的情况称为非均匀性(或者称为微负载),通常以百分比表示。天津GaN材料刻蚀服务
湿刻蚀:较普遍、也是设备成本较低的刻蚀方法。其影响被刻蚀物之刻蚀速率(etchingrate)的因素有三:刻蚀液浓度、刻蚀液温度、及搅拌(stirring)之有无。定性而言,增加刻蚀温度与加入搅拌,均能有效提高刻蚀速率;但浓度之影响则较不明确。举例来说,以49%的HF刻蚀SiO2,当然比BOE(Buffered-Oxide-Etch;HF:NH4F=1:6)快的多;但40%的KOH刻蚀付淋凶和Si的速率却比20%KOH慢!湿刻蚀的配方选用是一项化学的专业,对于一般不是这方面的研究人员,必须向该化学专业的同侪请教。一个选用湿刻蚀配方的重要观念是(选择性)(selectivity),意指进行刻蚀时,对被蚀物去除速度与连带对其他材质(如刻蚀掩膜;etchingmask,或承载被加工薄膜之基板;substrate)的腐蚀速度之比值。一个具有高选择性的刻蚀系统,应该只对被加工薄膜有腐蚀作用,而不伤及一旁之刻蚀掩膜或其下的基板材料天津GaN材料刻蚀服务
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