刻蚀是用化学或物理方法有选择地从硅片表面去除不需要的材料的过程。不过,芯片用单晶硅材料对材料内部微缺陷率水平的要求较高,对加工环节的硅片表面颗粒和杂质含量、表面平整度、应力和机械强度等参数指标有更为严格的要求。这些特性导致芯片用单晶硅材料的研发和生产,需要合理设计加工环节的工艺流程,同时也需要更先进的加工设备。通过刻蚀用单晶硅材料在全球半导体产业链中“见缝插针”的,已经拥有了稳定的基本盘。向芯片用单晶硅材料赛道进发,既是对创业初心的回归,更是应对下游需求变化的战略调整,有望再一次驱动的强劲增长。材料是工业之母,随着更多关键材料和设备的突破,中国终将在全球半导体产业链中扬眉吐气。湿法刻蚀特点是:湿法刻蚀在半导体工艺中有着普遍应用:磨片、抛光、清洗、腐蚀。四川GaN材料刻蚀厂家
材料的湿法化学刻蚀,包括刻蚀剂到达材料表面和反应产物离开表面的传输过程,也包括表面本身的反应。如果刻蚀剂的传输是限制加工的因素,则这种反应受扩散的限制。吸附和解吸也影响湿法刻蚀的速率,而且在整个加工过程中可能是一种限制因素。半导体技术中的许多刻蚀工艺是在相当缓慢并受速率控制的情况下进行的,这是因为覆盖在表面上有一污染层。因此,刻蚀时受到反应剂扩散速率的限制。污染层厚度常有几微米,如果化学反应有气体逸出,则此层就可能破裂。湿法刻蚀工艺常常有反应物产生,这种产物受溶液的溶解速率的限制。为了使刻蚀速率提高,常常使溶液搅动,因为搅动增强了外扩散效应。多晶和非晶材料的刻蚀是各向异性的。然而,结晶材料的刻蚀可能是各向同性,也可能是各向异性的,它取决于反应动力学的性质。晶体材料的各向同性刻蚀常被称作抛光刻蚀,因为它们产生平滑的表面。各向异性刻蚀通常能显示晶面,或者使晶体产生缺陷。因此,可用于化学加工,也可作为结晶刻蚀剂。江苏MEMS材料刻蚀代工刻蚀,英文为Etch,它是半导体制造工艺,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。
在刻蚀环节中,硅电极产生高电压,令刻蚀气体形成电离状态,其与芯片同时处于刻蚀设备的同一腔体中,并随着刻蚀进程而逐步被消耗,因此刻蚀电极也需要达到与晶圆一样的半导体级的纯度(11个9)。芯片工艺的迭代发展,离不开上游产业的制造水平提升。在刻蚀过程中,为了让晶圆表面面向刻蚀的深度均匀一致,硅单晶电极的面积必须要大于被加工的晶圆面积,所以,目前主流的先进刻蚀机,硅电极的直径趋于向更大尺寸发展,一般来说,45nm至7nm线宽的12英寸的晶圆,对应的刻蚀用单晶硅材料尺寸通常在14英寸以上,较大直径要求达到19英寸。并且,越是先进制程,越追求刻蚀的极限线宽,这样,对硅电极的材料内在缺陷、面向均匀性的要求,也提高了许多。
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)。干法刻蚀优点是:细线条操作安全,易实现自动化,无化学废液,处理过程未引入污染,洁净度**法刻蚀种类比较多,包括光挥发、气相腐蚀、等离子体腐蚀等。
湿法刻蚀是化学清洗方法中的一种,是化学清洗在半导体制造行业中的应用,是用化学方法有选择地从硅片表面去除不需要材料的过程。其基本目的是在涂胶的硅片上正确地复制掩膜图形,有图形的光刻胶层在刻蚀中不受到腐蚀源明显的侵蚀,这层掩蔽膜用来在刻蚀中保护硅片上的特殊区域而选择性地刻蚀掉未被光刻胶保护的区域。从半导体制造业一开始,湿法刻蚀就与硅片制造联系在一起。虽然湿法刻蚀已经逐步开始被法刻蚀所取代,但它在漂去氧化硅、去除残留物、表层剥离以及大尺寸图形刻蚀应用等方面仍然起着重要的作用。与干法刻蚀相比,湿法刻蚀的好处在于对下层材料具有高的选择比,对器件不会带来等离子体损伤,并且设备简单。工艺所用化学物质取决于要刻蚀的薄膜类型。当需要处理多层薄膜时,以及刻蚀中必须精确停在某个特定薄膜层而不对其造成损伤时。四川GaN材料刻蚀厂家
干法刻蚀优点是:选择比高。四川GaN材料刻蚀厂家
在氧化物中开窗口的过程,可能导致氧化物一硅界面层附近的Si0处发生钻蚀。在极端情况下,可以导致氧化物层的脱落。在浅扩散高速晶体管的制造中有时会遇到这一问题。薄膜材料刻蚀所用的化学物与溶解这一类物体的材料是相同的,其作用是将材料转变成可溶性的盐或复合物。对于每种材料,都有多种刻蚀化学物可选用,它们的特性取决于膜的参数(如膜的微结构、疏松度和膜的形成过程),同时也取决于所提供的前加工过程的性质。它一般有下述特点:(1)膜材料比相应的体材料更容易刻蚀。因此,必须用稀释的刻蚀剂,以便控制刻蚀速率。(2)受照射的膜一般将被迅速刻蚀。这种情况,包括离子注入的膜,电子束蒸发生成的膜,甚至前工序中曾在电子束蒸发环境中受照射的膜。而某些光刻胶受照射则属于例外,因为这是由于聚合作用而变得更难刻蚀的缘故。负性胶就是一例。(3)内应力大的膜将迅速被刻蚀。膜的应力通常由沉积温度、沉积技术和基片温度所控制。(4)微观结构差的薄膜,包括多孔膜和疏松结构的膜,将被迅速刻蚀。这样的膜,常可以通过高于生长温度的热处理使其致密化。介电刻蚀应用中通常使用含氟的化学物质。四川GaN材料刻蚀厂家
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