刻蚀(Etch)的目的是将
光刻得到的
光刻胶图形转移到
晶圆表面的薄膜上,即利用光刻胶膜的覆盖和保护作用,以化学反应或物理作用的方式去除没有光刻胶保护的薄膜,完成图形转移的目的。
湿法刻蚀工艺是一个纯粹的化学反应过程,它是利用化学试剂,与被刻蚀材料发生化学反应生产可溶性物质或挥发性物质。其优点是选择性高、重复性好、生产效率高、设备简单、成本低。缺点是缺乏各向异性、工艺控制能力差、过度的颗粒污染。
图1示意了典型的湿法工艺过程。晶圆通常放置在湿法槽中,通过控制溶液的配比、温度和反应时间来实现化学反应。反应完成后,将晶圆从槽中取出,经冲洗去除表面残余液体,然后进行甩水和烘干,从而完成整个湿法工艺。在这个过程中,可以控制的参数包括溶液的配比、温度、反应时间等,但总体而言,湿法工艺的控制能力较差,因为它是一种化学反应,缺乏各向异性,即横向和纵向的刻蚀速率基本一致。因此,到目前为止,湿法刻蚀通常只在一些非关键尺寸的任务中使用,而在关键尺寸的任务中,通常采用干法工艺。
干法刻蚀工艺是采用
等离子体进行图形转移的技术。
等离子体是物质的第四态,指的是部分或完全
电离的中性气体,通常包括
电子、
正负离子、
中性粒子(包括激发态和基态的中性粒子)、
自由基以及
光子等组成,等离子体中带正电和带负电的粒子数量几乎相等,因而对外整体是呈电中性的。
然而干法刻蚀也存在一些缺点,最主要的是对下层材料选择比不高、等离子体带来的器件损伤以及昂贵的设备。根据原理的不同,干法刻蚀工艺可分为溅射与离子铣刻蚀、等离子体刻蚀和反应离子刻蚀。