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干刻蝕是一類較新型,但迅速為半導(dǎo)體工業(yè)所采用的技術(shù)。其利用電漿(plasma)來進(jìn)行半導(dǎo)體薄膜材料的刻蝕加工。其中電漿必須在真空度約10至0.001Torr的環(huán)境下,才有可能被激發(fā)出來;而干刻蝕采用的氣體,或轟擊質(zhì)量頗巨,或化學(xué)活性極高,均能達(dá)成刻蝕的目的。干刻蝕基本上包括離子轟擊與化學(xué)反應(yīng)兩部份刻蝕機(jī)制。偏「離子轟擊」效應(yīng)者使用氬氣(argon),加工出來之邊緣側(cè)向侵蝕現(xiàn)象極微。而偏化學(xué)反應(yīng)效應(yīng)者則采氟系或氯系氣體(如四氟化碳CF4),經(jīng)激發(fā)出來的電漿,即帶有氟或氯之離子團(tuán),可快速與芯片表面材質(zhì)反應(yīng)。刪轎厚干刻蝕法可直接利用光阻作刻蝕之阻絕遮幕,不必另行成長阻絕遮幕之半導(dǎo)體材料。而其較重要的優(yōu)點,能兼顧邊緣側(cè)向侵蝕現(xiàn)象極微與高刻蝕率兩種優(yōu)點,換言之,本技術(shù)中所謂活性離子刻蝕已足敷頁堡局滲次微米線寬制程技術(shù)的要求,而正被大量使用??涛g技術(shù)可以通過選擇不同的刻蝕氣體和壓力來實現(xiàn)不同的刻蝕效果。上海MEMS材料刻蝕外協(xié)
等離子刻蝕是將電磁能量施加到含有化學(xué)反應(yīng)成分(如氟或氯)的氣體中實現(xiàn)。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(chǎn)生化學(xué)反應(yīng),與刻蝕的材料反應(yīng)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(xiàn)今密集封裝芯片設(shè)計中制作細(xì)微特征所必需的。一般而言,高蝕速率(在一定時間內(nèi)去除的材料量)都會受到歡迎。反應(yīng)離子刻蝕(RIE)的目標(biāo)是在物理刻蝕和化學(xué)刻蝕之間達(dá)到較佳平衡,使物理撞擊(刻蝕率)強(qiáng)度足以去除必要的材料,同時適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)反應(yīng)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(hù)性沉積。采用磁場增強(qiáng)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(jìn)了處理過程。廣州天河半導(dǎo)體刻蝕物理刻蝕是利用物理過程來剝離材料表面的方法,適用于硬質(zhì)材料。
介質(zhì)刻蝕是用于介質(zhì)材料的刻蝕,如二氧化硅。干法刻蝕優(yōu)點是:各向異性好,選擇比高,可控性、靈活性、重復(fù)性好,細(xì)線條操作安全,易實現(xiàn)自動化,無化學(xué)廢液,處理過程未引入污染,潔凈度高。缺點是:成本高,設(shè)備復(fù)雜。干法刻蝕主要形式有純化學(xué)過程(如屏蔽式,下游式,桶式),純物理過程(如離子銑),物理化學(xué)過程,常用的有反應(yīng)離子刻蝕RIE,離子束輔助自由基刻蝕ICP等。干法刻蝕方式比較多,一般有:濺射與離子束銑蝕,等離子刻蝕(PlasmaEtching),高壓等離子刻蝕,高密度等離子體(HDP)刻蝕,反應(yīng)離子刻蝕(RIE)。另外,化學(xué)機(jī)械拋光CMP,剝離技術(shù)等等也可看成是廣義刻蝕的一些技術(shù)。
選擇合適的材料刻蝕方法需要考慮多個因素,包括材料的性質(zhì)、刻蝕的目的、刻蝕的深度和精度要求、刻蝕的速度、成本等。首先,不同的材料具有不同的化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì),因此需要選擇適合該材料的刻蝕方法。例如,金屬材料可以使用化學(xué)刻蝕或電化學(xué)刻蝕方法,而半導(dǎo)體材料則需要使用離子束刻蝕或反應(yīng)離子束刻蝕等方法。其次,刻蝕的目的也是選擇刻蝕方法的重要因素。例如,如果需要制作微細(xì)結(jié)構(gòu),可以選擇光刻和電子束刻蝕等方法;如果需要制作深孔結(jié)構(gòu),可以選擇干法刻蝕或濕法刻蝕等方法。此外,刻蝕的深度和精度要求也需要考慮。如果需要高精度和高深度的刻蝕,可以選擇離子束刻蝕或反應(yīng)離子束刻蝕等方法;如果需要較低精度和較淺深度的刻蝕,可以選擇濕法刻蝕或干法刻蝕等方法。除此之外,刻蝕的速度和成本也需要考慮。一些刻蝕方法可能速度較慢,但成本較低,而一些刻蝕方法可能速度較快,但成本較高。因此,需要根據(jù)實際情況選擇適合的刻蝕方法??傊?,選擇合適的材料刻蝕方法需要綜合考慮多個因素,包括材料的性質(zhì)、刻蝕的目的、刻蝕的深度和精度要求、刻蝕的速度、成本等??涛g技術(shù)可以通過控制刻蝕速率和刻蝕深度來實現(xiàn)對材料的精確加工。
材料刻蝕是一種重要的微納加工技術(shù),用于制造微電子器件、MEMS器件、光學(xué)器件等。其工藝流程主要包括以下幾個步驟:1.蝕刻前處理:將待刻蝕的材料進(jìn)行清洗、去除表面污染物和氧化層等處理,以保證刻蝕的質(zhì)量和精度。2.光刻:將光刻膠涂覆在待刻蝕的材料表面,然后使用光刻機(jī)將芯片上的圖形轉(zhuǎn)移到光刻膠上,形成所需的圖形。3.刻蝕:將光刻膠上的圖形轉(zhuǎn)移到材料表面,通常使用化學(xué)蝕刻或物理蝕刻的方法進(jìn)行刻蝕?;瘜W(xué)蝕刻是利用化學(xué)反應(yīng)將材料表面的原子或分子去除,物理蝕刻則是利用離子束或等離子體將材料表面的原子或分子去除。4.清洗:將刻蝕后的芯片進(jìn)行清洗,去除光刻膠和刻蝕產(chǎn)生的殘留物,以保證芯片的質(zhì)量和穩(wěn)定性。5.檢測:對刻蝕后的芯片進(jìn)行檢測,以確??涛g的質(zhì)量和精度符合要求。以上是材料刻蝕的基本工藝流程,不同的刻蝕方法和材料可能會有所不同??涛g技術(shù)的發(fā)展對微納加工和微電子技術(shù)的發(fā)展具有重要的推動作用,為微納加工和微電子技術(shù)的應(yīng)用提供了強(qiáng)有力的支持?;旌峡涛g是將化學(xué)刻蝕和物理刻蝕結(jié)合起來的方法,可以實現(xiàn)更高的加工精度。江西氮化硅材料刻蝕外協(xié)
刻蝕技術(shù)也可以用于制造MEMS器件中的微機(jī)械結(jié)構(gòu)、傳感器、執(zhí)行器等元件。上海MEMS材料刻蝕外協(xié)
鋁膜濕法刻蝕:對于鋁和鋁合金層有選擇性的刻蝕溶液是居于磷酸的。遺憾的是,鋁和磷酸反應(yīng)的副產(chǎn)物是微小的氫氣泡。這些氣泡附著在晶圓表面,并阻礙刻蝕反應(yīng)。結(jié)果既可能產(chǎn)生導(dǎo)致相鄰引線短路的鋁橋連,又可能在表面形成不希望出現(xiàn)的雪球的鋁點。特殊配方鋁刻蝕溶液的使用緩解了這個問題。典型的活性溶液成分配比是:16:1:1:2。除了特殊配方外,典型的鋁刻蝕工藝還會包含以攪拌或上下移動晶圓舟的攪動。有時聲波或兆頻聲波也用來去除氣泡。按材料來分,刻蝕主要分成三種:金屬刻蝕、介質(zhì)刻蝕、和硅刻蝕。上海MEMS材料刻蝕外協(xié)