材料刻蚀是一种常见的加工方法,可以用于制造微电子器件、光学元件、MEMS器件等。材料刻蚀的影响因素包括以下几个方面:1.刻蚀剂:刻蚀剂是影响刻蚀过程的关键因素之一。不同的刻蚀剂对不同的材料具有不同的刻蚀速率和选择性。例如,氧化铝可以使用氢氟酸作为刻蚀剂,而硅可以使用氢氧化钾或氢氟酸等作为刻蚀剂。2.温度:刻蚀过程中的温度也会影响刻蚀速率和选择性。通常情况下,刻蚀剂的刻蚀速率会随着温度的升高而增加。但是,过高的温度可能会导致刻蚀剂的挥发和材料的热膨胀,从而影响刻蚀的质量和精度。3.浓度:刻蚀剂的浓度也会影响刻蚀速率和选择性。一般来说,刻蚀剂的浓度越高,刻蚀速率越快。但是,过高的浓度可能会导致刻蚀剂的饱和和材料的过度刻蚀。4.气压:刻蚀过程中的气压也会影响刻蚀速率和选择性。通常情况下,气压越低,刻蚀速率越慢。但是,过低的气压可能会导致刻蚀剂的挥发和材料的表面粗糙度增加。5.时间:刻蚀时间是影响刻蚀深度和刻蚀质量的重要因素。刻蚀时间过长可能会导致材料的过度刻蚀和表面粗糙度增加。等离子体刻蚀是一种高效的刻蚀方法,可以在较短的时间内实现高精度的加工。河北氮化硅材料刻蚀
双等离子体源刻蚀机加装有两个射频(RF)功率源,能够更精确地控制离子密度与离子能量。位于上部的射频功率源通过电感线圈将能量传递给等离子体从而增加离子密度,但是离子浓度增加的同时离子能量也随之增加。下部加装的偏置射频电源通过电容结构能够降低轰击在硅表面离子的能量而不影响离子浓度,从而能够更好地控制刻蚀速率与选择比。原子层刻蚀(ALE)为下一代刻蚀工艺技术,能够精确去除材料而不影响其他部分。随着结构尺寸的不断缩小,反应离子刻蚀面临刻蚀速率差异与下层材料损伤等问题。原子层刻蚀(ALE)能够精密控制被去除材料量而不影响其他部分,可以用于定向刻蚀或生成光滑表面,这是刻蚀技术研究的热点之一。目前原子层刻蚀在芯片制造领域并没有取代传统的等离子刻蚀工艺,而是被用于原子级目标材料精密去除过程。深圳福田激光刻蚀刻蚀技术可以实现对材料表面的改性,如增加表面粗糙度和改变表面化学性质等。
理想情况下,晶圆所有点的刻蚀速率都一致(均匀)。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。减少非均匀性和微负载是刻蚀的重要目标。应用材料公司一直以来不断开发具有成本效益的创新解决方案,来应对不断变化的蚀刻难题。这些难题可能源自于器件尺寸的不断缩小;所用材料的变化(例如高k薄膜或多孔较低k介电薄膜);器件架构多样化(例如FinFET和三维NAND晶体管);以及新的封装方式(例如硅穿孔(TSV)技术)。
铝膜湿法刻蚀:对于铝和铝合金层有选择性的刻蚀溶液是居于磷酸的。遗憾的是,铝和磷酸反应的副产物是微小的氢气泡。这些气泡附着在晶圆表面,并阻碍刻蚀反应。结果既可能产生导致相邻引线短路的铝桥连,又可能在表面形成不希望出现的雪球的铝点。特殊配方铝刻蚀溶液的使用缓解了这个问题。典型的活性溶液成分配比是:16:1:1:2。除了特殊配方外,典型的铝刻蚀工艺还会包含以搅拌或上下移动晶圆舟的搅动。有时声波或兆频声波也用来去除气泡。按材料来分,刻蚀主要分成三种:金属刻蚀、介质刻蚀、和硅刻蚀。刻蚀技术可以实现对材料的高精度加工,从而制造出具有高性能的微纳器件。
干法刻蚀也可以根据被刻蚀的材料类型来分类。按材料来分,刻蚀主要分成三种:金属刻蚀、介质刻蚀、和硅刻蚀。介质刻蚀是用于介质材料的刻蚀,如二氧化硅。接触孔和通孔结构的制作需要刻蚀介质,从而在ILD中刻蚀出窗口,而具有高深宽比(窗口的深与宽的比值)的窗口刻蚀具有一定的挑战性。硅刻蚀(包括多晶硅)应用于需要去除硅的场合,如刻蚀多晶硅晶体管栅和硅槽电容。金属刻蚀主要是在金属层上去掉铝合金复合层,制作出互连线。广东省科学院半导体研究所。刻蚀技术也可以用于制造MEMS器件中的微机械结构、传感器、执行器等元件。RIE刻蚀外协
刻蚀技术可以通过控制刻蚀速率和深度来实现不同的刻蚀形貌和结构。河北氮化硅材料刻蚀
二氧化硅湿法刻蚀:较普通的刻蚀层是热氧化形成的二氧化硅。基本的刻蚀剂是氢氟酸,它有刻蚀二氧化硅而不伤及硅的优点。然而,饱和浓度的氢氟酸在室温下的刻蚀速率约为300A/s。这个速率对于一个要求控制的工艺来说太快了。在实际中,氢氟酸与水或氟化铵及水混合。以氟化铵来缓冲加速刻蚀速率的氢离子的产生。这种刻蚀溶液称为缓冲氧化物刻蚀或BOE。针对特定的氧化层厚度,他们以不同的浓度混合来达到合理的刻蚀时间。一些BOE公式包括一个湿化剂用以减小刻蚀表面的张力,以使其均匀地进入更小的开孔区。河北氮化硅材料刻蚀