理论教育 蚀刻技术及其应用

蚀刻技术及其应用

时间:2023-06-16 理论教育 版权反馈
【摘要】:所谓蚀刻,狭义上是光刻腐蚀,先通过光刻将光刻胶进行光刻曝光处理,然后通过其他方式实现用腐蚀处理掉所需除去的部分。湿法蚀刻仍然用来腐蚀硅片上某些层或用来去除干法蚀刻后的残留物。图6.11蚀刻前后的衬底

蚀刻技术及其应用

蚀刻(Etching)是半导体制造工艺、微电子IC制造工艺以及微纳制造工艺中的一种相当重要的步骤,是与光刻相联系的图形化(Pattern)处理的一种主要工艺。所谓蚀刻,狭义上是光刻腐蚀,先通过光刻将光刻胶进行光刻曝光处理,然后通过其他方式实现用腐蚀处理掉所需除去的部分。随着微制造工艺的发展,广义上蚀刻是通过溶液、反应离子或其他机械方式来剥离、去除材料的一种统称,成为微加工制造的一种普适叫法(注:蚀刻也叫蚀刻,本书视它们同义)。蚀刻定义:就是用化学的、物理的或同时使用化学和物理的方法,有选择地把没有被抗蚀剂掩蔽的那一部分薄膜层除去,从而在薄膜上得到和抗蚀剂膜上完全一致的图形。蚀刻工艺是把前面进行光刻所沉积的薄膜中没有被光刻胶覆盖及保护的部分,以化学反应或是物理作用的方式加以去除,以完成转移掩膜图案到薄膜上面的工艺。蚀刻工艺用化学的或物理的或化学物理结合的方式有选择地去除(光刻胶开出的窗口)不需要的材料。通过蚀刻把未被抗蚀剂掩蔽的薄膜层除去,从而在薄膜上得到与抗蚀剂膜上完全相同图形的工艺,在蚀刻后就把光刻胶图形精确地转移到硅片上,最后达到复制掩膜版图形的目的。蚀刻如图6.10所示。

图6.10 蚀刻

集成电路制造过程中,经过掩模套准、曝光和显影,在抗蚀剂膜上复印出所需的图形,或者用电子束直接描绘在抗蚀剂膜上产生图形,然后把此图形精确地转移到抗蚀剂下面的介质薄膜(如氧化硅、氮化硅多晶硅)或金属薄膜(如铝及其合金)上去,制造出所需的薄层图案。在半导体制造中有两种基本的蚀刻工艺:干法蚀刻和湿法蚀刻。干法蚀刻主要利用反应气体与等离子体进行蚀刻;干法蚀刻是把硅片表面暴露于气态中产生的等离子体,等离子体通过光刻胶中开出的窗口,与硅片发生物理或化学反应(或这两种反应),从而去掉暴露的表面材料。干法蚀刻是亚微米尺寸下蚀刻器件的最重要方法。湿法蚀刻主要利用化学试剂与被蚀刻材料发生化学反应进行蚀刻。而在湿法蚀刻中,液体化学试剂(如酸、碱和溶剂等)以化学方式去除硅片表面的材料。湿法蚀刻一般只是用在尺寸较大的情况下(大于3 μm)。湿法蚀刻仍然用来腐蚀硅片上某些层或用来去除干法蚀刻后的残留物。

基本工艺要求,即理想的蚀刻工艺必须具有以下特点:

(1)各向异性蚀刻,即只有垂直蚀刻,没有横向蚀刻。这样才能保证精确地在被蚀刻的薄膜上复制出与抗蚀剂上完全一致的几何图形。(www.daowen.com)

(2)良好的蚀刻选择性,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蚀刻速率都比被蚀刻薄膜的蚀刻速率小得多,以保证蚀刻过程中抗蚀剂掩蔽的有效性,不致发生因为过蚀刻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

蚀刻前后的衬底如图6.11所示。

图6.11 蚀刻前后的衬底

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