干法刻蚀工艺
干法刻蚀工艺介绍
关键词：干法刻蚀工艺介绍
今天老师给我们讲了一个特别的知识，叫“干法刻蚀工艺”。
我听得目瞪口呆，心里想，这是什么神奇的东西呢？
老师说，这种工艺就像在给小小的电路板做美容。
嘿嘿，想象一下，电路板就像我的玩具，它需要好好的修整才能发光发亮。
老师说，干法刻蚀用的不是水，而是一种气体，像在空气中飞舞的小精灵，轻轻地把不需要的部分去掉。
哇，听起来真酷！
我想象着那些气体在电路板上飞来飞去，嘻嘻，像小鸟在树枝上跳跃。
然后，电路板变得干干净净，变成一个个闪闪发光的小机器人，真是太神奇了！
老师还说，这种工艺特别重要，可以让我们的手机、电脑都运行得更好。
我的心里咕噜咕噜地想着，以后我也要学会这个本领，做一个会修理电子玩具的超级小能手！
放学回家的路上，我一直在想，干法刻蚀工艺真好玩！我希望有一天，能亲手做一次，感受那种飞舞的气体在我手中跳舞的感觉。
太期待了！
—— 1 —1 —。
第8章-干刻工艺
第八章干刻工艺8.1 Dry Etch工序的目的广义而言，所谓的刻蚀技术，是将显影后所产生的光阻图案忠实地转印到光阻下的材质上，形成由光刻技术定义的图形。
它包含了将材质整面均匀移除及图案选择性部分去除，可分为湿式刻蚀(wet etching)和干式刻蚀(dry etching)两种技术。
第五章中已经对湿式刻蚀进行了较详细的介绍。
湿式刻蚀具有待刻蚀材料与光阻及下层材质良好的刻蚀选择比（selectivity）。
然而，由于化学反应没有方向性，因而湿式刻蚀是各向同性刻蚀。
当刻蚀溶液做纵向刻蚀时，侧向的刻蚀将同时发生，进而造成底切（Undercut）现象，导致图案线宽失真，如下图所示。
图8.1 底切现象自1970年以来，元件制造首先开始采用电浆刻蚀技术（也叫等离子体刻蚀技术），人们对于电浆化学性的了解与认识也就越来越深。
在现今的半导体集成电路或LCD制造过程中，要求精确地控制各种材料尺寸至次微米大小，而且还必须具有极高的再现性，电浆刻蚀是现今技术中唯一能极有效率地将此工作在高良率下完成的技术，因此电浆刻蚀便成为半导体制造以及TFT LCD Array制造中的主要技术之一。
干式刻蚀通常指利用辉光放电（glow discharge）方式，产生包含离子、电子等带电粒子以及具有高度化学活性的中性原子、分子及自由基的电浆，来进行图案转印（pattern transfer）的刻蚀技术。
干法刻蚀是亚微米尺寸下刻蚀器件的最主要方法，广泛应用于半导体或LCD 前段制程。
在本章节中，将针对干刻蚀技术加以说明。
8.2 Dry Etch 的分类及工艺的基本原理8.2.1蚀刻技术中的术语1.各向同性与各向异性蚀刻( Isotropic and Anisotropic Etching)不同的蚀刻机制将对蚀刻后的轮廓(Profile)产生直接的影响。
如图8.2所示，纯粹的化学蚀刻通常没有方向选择性，上下左右刻蚀速度相同，蚀刻后将形成圆弧的轮廓，并在遮罩(Mask)下形成底切(Undercut)，这种刻蚀被称为各向同性蚀刻。
干法刻蚀工艺总结
干法刻蚀工艺总结离子束刻蚀机（IBE-150A）背景:利用辉光放电原理将氩气分解为氩离子，氩离子经过阳极电场的加速对样品表面进行物理轰击，以达到刻蚀的作用。
把Ar、Kr或Xe之类惰性气体充入离子源放电室并使其电离形成等离子体，然后由栅极将离子呈束状引出并加速，具有一定能量的离子束进入工作室，射向固体表面撞击固体表面原子，使材料原子发生溅射，达到刻蚀目的，属纯物理过程。
技术指标：装片：一片六英寸衬底、或1片四英寸，向下兼容。
抽气速度：30min由ATM到1.0×10-3Pa极限真空度：2×10-4Pa离子能量：300eV-400eVICP刻蚀机（OXFORD ICP 180）背景:通入反应气体使用电感耦合等离子体辉光放电将其分解，产生的具有强化学活性的等离子体在电场的加速作用下移动到样品表面，对样品表面既进行化学反应生成挥发性气体，又有一定的物理刻蚀作用。
因为等离子体源与射频加速源分离，所以等离子体密度可以更高，加速能力也可以加强，以获得更高的刻蚀速率，以及更好的各向异性刻蚀。
另外，由于该系统使用了Cl基和Br基的刻蚀气体，因此该ICP系统适合于对Ⅲ-Ⅴ族化合物材料进行刻蚀。
技术指标：ICP离子源：0~3000WRF射频源：0~600W装片：1片四英寸，向下兼容基底刻蚀温度：0℃-200℃可调。
刻蚀气体：BCl3、Cl2、HBr、Ar、O2可刻蚀材料包括：GaN、GaAs、InP等Ⅲ-Ⅴ族化合物材料ICP刻蚀机（STS HRM）背景：通入反应气体使用电感耦合等离子体辉光放电将其分解，产生的具有强化学活性的等离子体在电场的加速作用下移动到样品表面，对样品表面既进行化学反应生成挥发性气体，又有一定的物理刻蚀作用。
因为等离子体源与射频加速源分离，所以等离子体密度可以更高，加速能力也可以加强，以获得更高的刻蚀速率，以及更好的各向异性刻蚀。
该系统使用了F基的刻蚀气体，具有Bosch工艺，适合于对硅材料进行大深宽比刻蚀。
第10章 干法刻蚀
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反应离子束刻蚀
• 聚焦离子束(FIB)：经过透镜聚焦形成的、束径在0.1 m以 下的极微细离子束。 • FIB的离子源主要有液态金属离子源(LMIS，常选用金属 Ga)和电场电离型气体离子源(FI，常选用H2、He、Ne等) 两大类。
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反应离子束刻蚀
• 大束径离子束刻蚀：束径10~20 cm，效率高，质量均匀。 常用大束径离子束设备有两种：
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刻蚀参数
6. 聚合物
• 聚合物是在刻蚀过程中由光刻胶中的碳与刻蚀气体和刻蚀生成物 结合在一起而形成的；能否形成侧壁聚合物取决于所使用的刻蚀 气体类型。 • 聚合物的形成有时是为了在刻蚀图形的侧壁上形成抗腐蚀膜从而 防止横向刻蚀，这样能形成高的各向异性图形，增强刻蚀的方向 性，从而实现对图形关键尺寸的良好控制。
刻蚀工艺分类：干法刻蚀和湿法刻蚀 干法刻蚀：通过气体放电，使刻蚀气体分解、电离，由产 生的活性基及离子对基板进行刻蚀的工艺过程；刻蚀精度： 亚微米。 湿法刻蚀：把要腐蚀的硅片放在化学腐蚀液里去除表面层 材料的工艺过程；刻蚀精度刻蚀参数:
• • • • • • •
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干法刻蚀
刻蚀类型 湿法腐蚀 侧壁剖面 各向同性 示意图
各向同性(与设备和参数有关)
各向异性 (与设备和参数有关) 干法刻蚀 各向异性– 锥形
硅槽
湿法刻蚀是各向同性腐蚀， 不能实现图形的精确转移， 一般用于特征尺寸较大的 情况（≥3μｍ） 。
干法刻蚀有各向同性腐蚀，也 有各向异性腐蚀。各向异性腐 蚀能实现图形的精确转移，是 集成电路刻蚀工艺的主流技术。
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等离子体刻蚀
• 圆桶式等离子体刻蚀机
刻蚀系统的射频电场平行于硅片表面，不存在反应离子轰击， 只有化学作用（仅在激发原子或活性气氛中进行刻蚀）。
sinx干法刻蚀工艺
sinx干法刻蚀工艺一、引言干法刻蚀工艺是一种常用于微电子制造中的重要工艺，被广泛应用于半导体器件、光电子器件以及微纳加工领域。
其中，sinx干法刻蚀工艺是一种常见且重要的技术，本文将对其原理、工艺流程以及应用进行介绍。
sinx干法刻蚀工艺是基于化学气相刻蚀技术实现的。
其主要原理是通过将硅表面暴露于含有氟气和氧气的刻蚀气体环境中，形成硅氧化物（SiOx）层，而后使用氟气将其刻蚀去除。
由于刻蚀速率与刻蚀气体的浓度、温度、压力等因素相关，因此可以通过调节这些参数来控制刻蚀速率和刻蚀深度，从而实现对硅表面的精确刻蚀。
三、sinx干法刻蚀工艺流程sinx干法刻蚀工艺主要包括前处理、刻蚀和后处理三个步骤。
1. 前处理：首先需要对待刻蚀的硅表面进行清洗，以去除表面的杂质和有机物。
常用的清洗方法包括酸洗、碱洗和超声清洗等。
清洗后，将硅片放入刻蚀室中，进行真空抽取和预热处理。
2. 刻蚀：在刻蚀室中，加入刻蚀气体，常用的刻蚀气体有氟化氢（HF）和氟化氮（NF3）等。
调节刻蚀气体的流量、温度和压力等参数，控制刻蚀速率和刻蚀深度。
刻蚀过程中，通过监测刻蚀速率以及表面形貌等参数，进行实时调节和控制。
3. 后处理：刻蚀完成后，需要对刻蚀后的硅片进行清洗和去除刻蚀残留物。
然后，进行表面抛光和再清洗等步骤，以保证硅片表面的光洁度和无尘污。
最后，进行检测和质量控制，确保刻蚀工艺的稳定性和一致性。
四、sinx干法刻蚀工艺应用sinx干法刻蚀工艺在微电子制造中有着广泛的应用。
主要应用于制备硅氧化物（SiOx）薄膜，用于制作MOS场效应晶体管、光电子器件和微纳加工等领域。
此外，sinx干法刻蚀工艺还可以用于制备硅纳米线、纳米孔洞和微纳结构等，用于研究和应用于纳米器件和生物传感器等领域。
五、总结sinx干法刻蚀工艺是一种重要的微电子制造工艺，通过调节刻蚀气体的浓度、温度和压力等参数，可以实现对硅表面的精确刻蚀。
该工艺应用广泛，可用于制备硅氧化物薄膜和制作各种微纳器件。
金属干法蚀刻工艺研究报告
金属干法蚀刻工艺研究报告金属干法蚀刻工艺研究报告摘要：金属干法蚀刻作为一种精密加工工艺，近年来在制造领域得到广泛应用。
本文通过实验研究，探究了金属干法蚀刻的工艺原理、工艺参数及其影响因素，并对金属干法蚀刻的优势和应用前景进行了讨论。
1. 引言金属干法蚀刻是一种不使用溶液的蚀刻工艺，通过控制高能粒子束以及粒子束的扫描轨迹，实现对金属材料表面进行高精度的刻蚀。
与传统的湿法蚀刻相比，金属干法蚀刻具有无废水排放、环保节能、刻蚀速度快、加工精度高等优势。
然而，金属干法蚀刻的工艺参数及其对加工结果的影响尚需进一步研究。
2. 实验与结果本实验选择了不同金属材料进行金属干法蚀刻实验，分别对刻蚀速度、刻蚀深度和刻蚀质量进行了测试和分析。
实验结果表明，金属干法蚀刻的刻蚀速度与激光功率、扫描速度以及材料的热导率密切相关，其中激光功率对刻蚀速度影响最为显著。
刻蚀深度和刻蚀质量与激光功率和扫描速度呈正相关，但与热导率呈负相关。
此外，不同金属材料的刻蚀效果也有所差异，高热导率的金属材料刻蚀速度较快，但刻蚀质量相对较差。
3. 工艺参数与影响因素3.1 激光功率激光功率是金属干法蚀刻的重要工艺参数，它决定了刻蚀速度和刻蚀深度。
较高的激光功率可以获得较快的刻蚀速度，但过高的激光功率会导致材料表面产生氧化、溶蚀等问题。
3.2 扫描速度扫描速度对金属干法蚀刻的刻蚀深度和刻蚀质量具有一定影响。
较高的扫描速度可以增加刻蚀厚度，但过高的扫描速度会导致表面粗糙度增加。
3.3 材料热导率材料的热导率对金属干法蚀刻的刻蚀速度和刻蚀深度有显著影响。
热导率越高，刻蚀速度越快，但刻蚀质量相对较差。
4. 优势与应用前景金属干法蚀刻相比传统的湿法蚀刻具有一系列优势，如无废水排放、精度高等。
这使得金属干法蚀刻在微电子制造、微机械加工等领域具有广阔应用前景。
同时，随着激光技术和粒子束技术的不断发展，金属干法蚀刻的加工效率还将进一步提升，应用领域也将不断拓展。
纳米刻蚀工艺中的干法刻蚀与湿法刻蚀比较
纳米刻蚀工艺是纳米制造中的一项关键技术，它通过物理或化学方法去除材料，以达到制造纳米级别结构的目的。
在纳米刻蚀工艺中，干法刻蚀和湿法刻蚀是两种主要的刻蚀方法，它们各自具有不同的特点，也适用于不同的应用场景。
首先，让我们来看看干法刻蚀。
在干法刻蚀中，我们通常使用物理手段如离子刻蚀、反应离子刻蚀（RIE）、机械研磨等。
这些方法的主要优点是刻蚀速度快，对材料的兼容性好，能够处理各种不同类型的材料。
然而，这种方法也存在一些缺点。
首先，它对设备的要求较高，需要专门的设备和技术支持。
其次，由于其刻蚀过程中可能产生微小碎片，因此在处理敏感材料时需要特别小心。
此外，干法刻蚀对于深宽比的保持相对较差，即对同一尺寸的图形，干法刻蚀可能需要更大的实际面积。
接下来是湿法刻蚀，这种方法主要利用化学反应来去除材料。
常见的湿法刻蚀技术包括化学腐蚀、等离子体腐蚀等。
与干法刻蚀相比，湿法刻蚀对许多材料具有更强的兼容性，特别是在高分子材料和绝缘材料上。
此外，湿法刻蚀在处理大面积样品时更具优势，因为它不需要精确的定位和设备支持。
然而，湿法刻蚀也存在一些问题，如腐蚀液的选择和配比需要严格控制，以及对一些材料可能产生过敏反应的风险。
而且，湿法刻蚀的刻蚀深度较浅，对于深结构可能无法达到预期的刻蚀效果。
总的来说，干法刻蚀和湿法刻蚀各有优缺点，适用于不同的应用场景。
在选择使用哪种方法时，我们需要考虑待处理材料的性质、刻蚀速度的需求、设备的可用性以及成本等因素。
而且，随着技术的进步，我们期待在未来看到更多创新的纳米刻蚀方法出现，以满足更复杂、更高精度的纳米制造需求。
Metal干法刻蚀工艺介绍
Metal腐蚀工艺介绍
ETCH 2012-3
目录：
• 简介 • Metal结构、成分 • Metal腐蚀工艺 • 常见异常介绍
IC结构:
Time(s)
20
55 External(7) 120 80＊
5
10
EMP5K：
• 在EMP5K设备中，引入了磁场的设置，磁场在腐蚀工艺中 的作用： – 利于等离子体的形成； – 提高腐蚀均匀性； – 减小等离子损伤；
• Step6 圆 片 在 流 水 腔 （APM）中
• Step7 圆片传到下料片盒。
TCP9600：
设备特性：
• 耦合的等离子区； • 独立控制的可自动调谐的双射频功率源； • 受控的等离子浓度、能量； • 低压力高速率.
TCP9600：
recipe：
Description Cl2 (sccm) BCl3 (sccm) N2(sccm) O2(sccm) Ar(sccm) Pressure(mT) TCP Power(W) Bottom Power(w) He pressure(T) / He Flow MAX(sccm) End Point MODE Max Time(S) Delay Time(S) Normal Time(S) Trigger(%) DSQ RF Power(W) H2O(sccm) O2(sccm) COLD DIW COLD N2 SPIN Speed(RPM)
等离子腐蚀是依靠高频辉光放电形成的化学活性游离基 与被腐蚀材料发生化学反应的一种选择性腐蚀方法。气 体中总存在微量的自由电子，在外电场的作用下，电子 加速运动。当电子获得足够的能量后与气体分子发生碰 撞，使气体分子电离发出二次电子，二次电子进一步与 气体分子发生碰撞电离，产生更多的电子和离子。当电 离与复合过程达到平衡时，出现稳定的辉光放电现象， 形成稳定的等离子体（PLASMA）。等离子体中包括有 电子、离子、还有处于激发态的分子，原子及各种原子 团（统称游离基）。游离基具有高度的化学活性，正是 游离基与被腐蚀材料的表面发生化学反应，形成挥发性 的产物，使材料不断被腐蚀。
铌酸锂干法刻蚀
铌酸锂干法刻蚀1. 介绍铌酸锂（LiNbO3）是一种重要的功能性晶体材料，具有优异的光学、电学和声学性质。
在光学通信、光学传感、光学存储等领域具有广泛的应用。
为了满足不同应用的需求，对铌酸锂晶体进行刻蚀加工是必不可少的工艺。
铌酸锂干法刻蚀是一种常用的刻蚀方法，通过使用化学气相刻蚀技术，可以在铌酸锂晶体表面形成所需的结构和图案。
本文将详细介绍铌酸锂干法刻蚀的原理、工艺流程、设备要求和刻蚀效果等内容。
2. 原理铌酸锂干法刻蚀的原理是利用化学气相刻蚀技术，在铌酸锂晶体表面形成所需的结构和图案。
具体来说，铌酸锂干法刻蚀主要包括以下几个步骤：1.基底预处理：将铌酸锂晶体基底进行清洗和表面处理，去除表面杂质和氧化层，以保证刻蚀的质量和效果。
2.刻蚀气体选择：选择适合的刻蚀气体，通常是一种含氟化合物气体，如氟化氢（HF）或氟甲烷（CHF3）等。
刻蚀气体的选择要考虑刻蚀速率、刻蚀质量和刻蚀平面度等因素。
3.刻蚀装置：使用刻蚀装置将刻蚀气体引入刻蚀室，通过调节刻蚀气体的流量和温度等参数，控制刻蚀过程中的刻蚀速率和刻蚀质量。
4.刻蚀过程：将经过预处理的铌酸锂晶体放入刻蚀室中，使其暴露在刻蚀气体中。
刻蚀气体中的氟化物会与铌酸锂晶体表面的材料发生化学反应，产生气体产物，从而实现刻蚀作用。
5.刻蚀控制：根据实际需要，通过调节刻蚀时间和刻蚀条件等参数，控制刻蚀深度和刻蚀形状。
6.刻蚀后处理：刻蚀结束后，对刻蚀后的铌酸锂晶体进行清洗和表面处理，以去除刻蚀产物和残留的刻蚀气体，使其表面光洁度达到要求。
3. 工艺流程铌酸锂干法刻蚀的工艺流程主要包括以下几个步骤：1.基底预处理：将铌酸锂晶体基底进行清洗和表面处理，去除表面杂质和氧化层。
可以使用溶剂清洗、超声清洗、离子束清洗等方法。
2.刻蚀气体选择：根据实际需求选择合适的刻蚀气体，通常是一种含氟化合物气体，如氟化氢（HF）或氟甲烷（CHF3）等。
3.刻蚀装置准备：将刻蚀装置进行清洁和检查，确保设备正常运行。
Dry Etch 工艺基本原理及良率剖析(经典讲解)
【面板制程刻蚀篇】史上最全Dry Etch 分类、工艺Dry Etch工序的目的广义而言，所谓的刻蚀技术，是将显影后所产生的光阻图案真实地转印到光阻下的材质上，形成由光刻技术定义的图形。
它包含了将材质整面均匀移除及图案选择性部分去除，可分为湿式刻蚀(wet etching)和干式刻蚀(dry etching)两种技术。
湿式刻蚀具有待刻蚀材料与光阻及下层材质良好的刻蚀选择比（selectivity）。
然而，由于化学反应没有方向性，因而湿式刻蚀是各向同性刻蚀。
当刻蚀溶液做纵向刻蚀时，侧向的刻蚀将同时发生，进而造成底切（Undercut）现象，导致图案线宽失真，如下图所示。
底切现象自1970年以来，元件制造首先开始采用电浆刻蚀技术（也叫等离子体刻蚀技术），人们对于电浆化学性的了解与认识也就越来越深。
在现今的半导体集成电路或面板制造过程中，要求精确地控制各种材料尺寸至次微米大小，而且还必须具有极高的再现性，电浆刻蚀是现今技术中唯一能极有效率地将此工作在高良率下完成的技术，因此电浆刻蚀便成为半导体制造以及TFT LCD Array制造中的主要技术之一。
干式刻蚀通常指利用辉光放电（glow discharge）方式，产生包含离子、电子等带电粒子以及具有高度化学活性的中性原子、分子及自由基的电浆，来进行图案转印（pattern transfer）的刻蚀技术。
干法刻蚀是亚微米尺寸下刻蚀器件的最主要方法，广泛应用于半导体或面板前段制程。
Dry Etch 的分类及工艺的基本原理蚀刻技术中的术语1.各向同性与各向异性蚀刻( Isotropic and Anisotropic Etching)不同的蚀刻机制将对蚀刻后的轮廓(Profile)产生直接的影响。
如下图所示，纯粹的化学蚀刻通常没有方向选择性，上下左右刻蚀速度相同，蚀刻后将形成圆弧的轮廓，并在遮罩(Mask)下形成底切(Undercut)，这种刻蚀被称为各向同性蚀刻。
Metal干法刻蚀工艺介绍
Metal结构：
• 根据工艺的不同，Metal结构也各有不同: -- Al -- AlCu -- AlSiCu -- Ti/TiN/AlCu/TiN 另外在一些工艺中, 使用: -- W (Plug) -- Cu (Cu制程) -- Ta (barrier)
Metal成分：
• 一般AL的成分： Al-Si(1.0%)、Al-Si(0.75%)-Cu(0.5%)、AlCu（0.5%）
均为ESC(Electrostatic Chuck)类型设备；
• P5K Metal：APPLIED公司产品, 高压力，单功率源设备. • DPS Metal：APPLIED公司产品，与TCP9600 同一代设备，
工作原理一致，都是低压力，双功率源设备。
TCP9600：
TCP9600：
TCP9600 圆 片 传 输 主 要 有 以 下7个步骤：
• Step1 从上料片盒取出圆 片；
• Step2 圆片自调整和找平 边；
• Step3 圆 片 通 过 上 料 腔 （ ELL ） 传 到 刻 蚀 腔 （Main Chamber）；
• Step4 从刻蚀腔中取出圆 片；
• Step5 圆 片 在 去 胶 腔 （DSQ）,去胶腔同时也是 下料腔（XLL）；
等离子腐蚀是依靠高频辉光放电形成的化学活性游离基 与被腐蚀材料发生化学反应的一种选择性腐蚀方法。气 体中总存在微量的自由电子，在外电场的作用下，电子 加速运动。当电子获得足够的能量后与气体分子发生碰 撞，使气体分子电离发出二次电子，二次电子进一步与 气体分子发生碰撞电离，产生更多的电子和离子。当电 离与复合过程达到平衡时，出现稳定的辉光放电现象， 形成稳定的等离子体（PLASMA）。等离子体中包括有 电子、离子、还有处于激发态的分子，原子及各种原子 团（统称游离基）。游离基具有高度的化学活性，正是 游离基与被腐蚀材料的表面发生化学反应，形成挥发性 的产物，使材料不断被腐蚀。
干法刻蚀
2
干法刻蚀技术的分类
物理化学刻蚀：
物理和化学混合作用的机理可以理解为离子轰击改善化学刻蚀作用。加入离子 撞击的作用：一是将待蚀刻物质表面的原子键结破坏，以加速蚀刻速率；二是 将再沉积于待蚀刻物质表面的产物或聚合物打掉，以便待蚀刻物质表面能再与 反应蚀刻气体接触
3
典型的干法刻蚀模式及原理
离子束刻蚀（IBE）：
3
典型的干法刻蚀模式及原理
电感耦合等离子体刻蚀（ICP）：
ICP系统有2个独立的射频电源 RF1和RF2，一个接到反应室外 的电感线圈，另一个接反应室 内的电极。给反应室外的线圈 加压时，反应室内产生交变的 电磁场，当电场达一定程度时， 气体产生放电现象，进入等离 子态，交变的电磁场使等离子 体中电子路径改变，增加等离 子体密度
3
典型的干法刻蚀模式及原理
GaAs刻蚀
GaN刻蚀
3
典型的干法刻蚀模式及原理
RIE与ICP比较：
RIE 离子密度低( ~109 ~1010/cm3) 离子密度与离子能量不能分别控 制 离子能量低，刻蚀速率低 低压下刻蚀速率低 DC Bias损伤大 ICP 离子密度高(>1011/cm3)（刻蚀速率 高） 离子密度由ICP功率控制，离子能 量由RF功率控制 在低离子能量下可控离子流量达 到高刻蚀速率 低压下由于高离子流量从而维持 高刻蚀速率 DC Bias损伤小
干法刻蚀
2015.4.17
1
2 3
刻蚀技术中的术语
干法刻蚀技术的分类
典型的干法刻蚀模式及原理
4
干法刻蚀技术的应用
1
刻蚀技术中的术语
刻蚀
用物理的、化学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 材料去除，从而得到和抗蚀剂完全一致的图形
半导体scrubber工作原理 刻蚀工艺
半导体scrubber工作原理刻蚀工艺半导体scrubber是一种用于清洗和去除半导体材料表面污染物和残留物的设备。
它通常使用化学气相刻蚀（CPE）工艺进行清洗。
半导体scrubber的工作原理如下：1. 清洁气体供应：系统中提供一种适当的清洁气体，通常是氨气或氢气。
这种气体被称为携氢气体，其中的氢原子可以与表面的污染物反应，形成可挥发的化合物。
2. 热气供应：系统通过加热方式传递热能到半导体材料的表面。
这有助于提高刻蚀过程的速率，并促使携氢气体与表面污染物反应。
3. 化学反应：清洁气体与被清洁物表面上的污染物发生化学反应。
通常，污染物会被转化为易挥发的化合物，然后通过排气系统从系统中移除。
4. 废气处理：刻蚀过程产生的废气需要经过处理以去除有害物质。
通常，废气会经过气体处理系统，其中包括吸附剂和催化剂等来吸附和催化转化废气中的污染物。
刻蚀工艺是一种用于制造半导体器件的重要工艺。
它通过控制刻蚀过程的条件（如温度、气体浓度、压力等），使半导体器件的表面形状和尺寸得以精确控制。
刻蚀工艺主要分为湿法刻蚀和干法刻蚀两种。
湿法刻蚀是通过将半导体器件浸泡在含有刻蚀液的溶液中，利用化学反应溶解或氧化掉半导体表面的不需要的材料来实现刻蚀的。
常用的刻蚀液有氢氟酸、硝酸、硫酸等。
干法刻蚀是通过在真空环境下，利用化学气相反应实现刻蚀的。
其中包括物理刻蚀和化学刻蚀两种方式。
物理刻蚀是通过粒子的冲击和溅射作用来去除材料，而化学刻蚀则是通过材料与气体之间的化学反应来实现刻蚀。
常用的干法刻蚀工艺包括反应离子刻蚀（RIE）、高密度等离子刻蚀（DRIE）等。
刻蚀工艺的选择取决于具体的制造要求和要刻蚀的材料。
不同的材料和工艺会有不同的刻蚀速率和选择性。
因此，在实际应用中需要根据具体情况进行选择和优化。
干法刻蚀工艺的流程
干法刻蚀工艺的流程干法刻蚀工艺是一种常用的微纳加工方法，广泛应用于半导体器件制造、光学器件制备、微电子学等领域。
该工艺通过利用干法刻蚀剂对材料表面进行物理或化学刻蚀，实现对材料的精确加工和微纳结构的制备。
下面将详细介绍干法刻蚀工艺的流程。
一、工艺准备在进行干法刻蚀之前，需要进行一系列的准备工作。
首先，需要选择合适的刻蚀剂和刻蚀设备。
常用的刻蚀剂包括氧气、氯气、氟化物等，刻蚀设备一般为反应腔室，具备稳定的温度、压力和气体流动条件。
其次，需要准备待刻蚀的衬底材料，通常为硅、石英等。
最后，要确保操作环境的洁净度和安全性，以避免外界因素对刻蚀过程的干扰和危险事故的发生。
二、设备预处理在进行干法刻蚀之前，需要对刻蚀设备进行预处理。
首先，将刻蚀设备的腔室进行清洁，去除杂质和污染物。
然后，进行真空抽气，将腔室内的气体抽除，以确保刻蚀过程的稳定性和纯净度。
接下来，对刻蚀设备进行加热处理，将腔室的温度升高至适宜的刻蚀温度。
最后，进行气体注入，将所需的刻蚀剂气体引入腔室。
三、样品处理在进行干法刻蚀之前，需要对待刻蚀的样品进行处理。
首先，将待刻蚀的样品放置在刻蚀设备的样品台上，并固定好位置。
然后，对样品进行清洁，去除表面的污染物和杂质，以提高刻蚀效果和加工质量。
接下来，对样品进行预处理，如涂覆保护层或光刻胶等，以保护待刻蚀区域或定义刻蚀图案。
最后，将样品放置在刻蚀设备的腔室中，准备进行刻蚀加工。
四、刻蚀过程在进行干法刻蚀之前，需要设置好刻蚀的参数。
首先，设定刻蚀剂的流量和温度，以控制刻蚀剂的供应量和活性。
然后，设定刻蚀时间，以控制刻蚀的深度和速率。
接下来，设定刻蚀设备的压力和功率，以控制刻蚀过程的稳定性和效果。
最后，启动刻蚀设备，开始进行刻蚀加工。
在刻蚀过程中，刻蚀剂会与样品表面发生反应，使其发生物理或化学变化，进而实现材料的刻蚀。
通过控制刻蚀剂的流量、温度和时间等参数，可以控制刻蚀的深度和形貌，实现对材料的精确加工。
第8章 干刻工艺
第八章干刻工艺8.1 Dry Etch工序的目的广义而言，所谓的刻蚀技术，是将显影后所产生的光阻图案忠实地转印到光阻下的材质上，形成由光刻技术定义的图形。
它包含了将材质整面均匀移除及图案选择性部分去除，可分为湿式刻蚀(wet etching)和干式刻蚀(dry etching)两种技术。
第五章中已经对湿式刻蚀进行了较详细的介绍。
湿式刻蚀具有待刻蚀材料与光阻及下层材质良好的刻蚀选择比（selectivity）。
然而，由于化学反应没有方向性，因而湿式刻蚀是各向同性刻蚀。
当刻蚀溶液做纵向刻蚀时，侧向的刻蚀将同时发生，进而造成底切（Undercut）现象，导致图案线宽失真，如下图所示。
图8.1 底切现象自1970年以来，元件制造首先开始采用电浆刻蚀技术（也叫等离子体刻蚀技术），人们对于电浆化学性的了解与认识也就越来越深。
在现今的半导体集成电路或LCD制造过程中，要求精确地控制各种材料尺寸至次微米大小，而且还必须具有极高的再现性，电浆刻蚀是现今技术中唯一能极有效率地将此工作在高良率下完成的技术，因此电浆刻蚀便成为半导体制造以及TFT LCD Array制造中的主要技术之一。
干式刻蚀通常指利用辉光放电（glow discharge）方式，产生包含离子、电子等带电粒子以及具有高度化学活性的中性原子、分子及自由基的电浆，来进行图案转印（pattern transfer）的刻蚀技术。
干法刻蚀是亚微米尺寸下刻蚀器件的最主要方法，广泛应用于半导体或LCD 前段制程。
在本章节中，将针对干刻蚀技术加以说明。
8.2 Dry Etch 的分类及工艺的基本原理8.2.1蚀刻技术中的术语1.各向同性与各向异性蚀刻( Isotropic and Anisotropic Etching)不同的蚀刻机制将对蚀刻后的轮廓(Profile)产生直接的影响。
如图8.2所示，纯粹的化学蚀刻通常没有方向选择性，上下左右刻蚀速度相同，蚀刻后将形成圆弧的轮廓，并在遮罩(Mask)下形成底切(Undercut)，这种刻蚀被称为各向同性蚀刻。
芯片的刻蚀工艺
芯片的刻蚀工艺
芯片的刻蚀工艺是制造芯片过程中的一项关键步骤，用于将薄膜层从芯片表面或者芯片区域刻蚀掉，以形成所需的结构和元件。
刻蚀工艺主要分为湿法刻蚀和干法刻蚀两种。
1. 湿法刻蚀：
湿法刻蚀是通过在蚀刻液中浸泡芯片来溶解薄膜层。
具体步骤包括：
- 准备蚀刻液：根据所需刻蚀的材料种类，选择相应的化学品制备蚀刻液，如酸、碱等。
- 芯片表面处理：在刻蚀前，通常需要先进行表面处理，如去胶、清洗等，以保证刻蚀的质量和效果。
- 蚀刻过程：把芯片浸泡在蚀刻液中，使蚀刻液与薄膜层接触，蚀刻液中的化学物质与薄膜层发生反应，导致薄膜层溶解掉。
蚀刻时间和温度通常根据蚀刻液的配方和需要的蚀刻深度来确定。
2. 干法刻蚀：
干法刻蚀是通过将芯片暴露在含有反应气体的环境中，利用化学反应或物理作用使薄膜层刻蚀。
具体步骤包括：
- 准备反应气体：根据刻蚀材料的需求，选择相应的气体，如氟化氢气体等。
- 芯片表面处理：与湿法刻蚀类似，在刻蚀前需要对芯片表面进行处理，如去胶、清洗等。
- 刻蚀过程：将芯片放置在刻蚀系统中，控制好温度和压力等刻蚀参数，通过引入反应气体和离子束等方式使薄膜层刻蚀。
刻蚀速度和深度通常根据刻蚀参数来控制和调节。
以上是芯片刻蚀工艺的一般步骤和原理，具体的刻蚀工艺流程和参数设定会根据具体的芯片设计和生产工艺而有所差异。
微米侧壁干法刻蚀工艺的开发与优化
微米侧壁干法刻蚀工艺的开发与优化微米侧壁干法刻蚀工艺的开发与优化是一项重要的研究领域，主要用于微纳器件的制备。
本文将介绍该工艺的开发历程以及优化方法。
首先，微米侧壁干法刻蚀工艺的开发需要通过大量的试验和实践进行。
一开始，研究人员选择了一种合适的刻蚀气体，如氟化物气体，因其具有较强的刻蚀能力。
然后，确定了合适的刻蚀条件，包括反应室温度、刻蚀时间和气体流量等。
通过对不同参数的调整，最终找到了最佳的刻蚀效果。
接下来，针对微米侧壁干法刻蚀工艺存在的问题，研究人员进行了一系列的优化。
首先，他们发现刻蚀产物容易堵塞反应室，影响刻蚀效果。
为此，他们采用了循环抽气的方法，及时清除反应室中的刻蚀产物。
其次，他们发现刻蚀后的侧壁存在一定的粗糙度，会影响器件性能。
为此，他们采用了化学机械抛光的方法，进一步提高了侧壁的光滑度。
此外，针对工艺的控制问题，研究人员还研究了微米侧壁干法刻蚀工艺的监控与优化方法。
他们采用了实时监测系统，对刻蚀过程中的温度、气体流量和压强等参数进行实时监控。
通过对监控数据的分析，可以及时调整工艺参数，提高工艺稳定性和一致性。
最后，通过以上的研究与优化，微米侧壁干法刻蚀工艺得到了很大的改进与提高。
该工艺在微纳器件制备中具有广泛的应用前景，为微纳电子技术的发展提供了重要的支持和保障。
总之，微米侧壁干法刻蚀工艺的开发与优化是一项复杂而重要的工作。
通过大量的实验和数据分析，研究人员逐步改进了工艺流程，解决了工艺中存在的问题，提高了工艺的稳定性和可控性。
这将为微纳器件的制备提供更高效、更稳定的工艺支持，推动微纳电子技术的发展。
微米侧壁干法刻蚀工艺的开发与优化是微纳器件制备过程中的一项关键任务。
随着微纳电子技术的快速发展，人们对高精度、高稳定性的微纳器件需求不断增加。
微米侧壁干法刻蚀工艺作为一种重要的加工手段，可以在微米尺度上实现精准的结构雕刻，为微纳器件提供了更丰富的设计空间。
本文将继续探讨微米侧壁干法刻蚀工艺的开发和优化，并介绍相关的研究进展和技术应用。
半导体芯片干法刻蚀工艺
半导体芯片干法刻蚀工艺在这个数字化的时代，半导体芯片可谓是科技界的小明星，大家对它们的热情，就像追星族追逐偶像一样，热火朝天。
而提到半导体芯片，干法刻蚀工艺绝对是一个不可忽视的环节。
今天咱们就来聊聊这个“干法刻蚀”的故事，让你在轻松中了解这门高深的技术。
1. 什么是干法刻蚀？1.1 定义首先，干法刻蚀就是用气体来处理材料，简单来说就是通过气体将多余的部分“刻”掉。
就像我们平时用刀削水果，削掉外皮，露出里面美味的果肉。
干法刻蚀用的可不是普通的刀，而是高科技的气体分子，神奇吧？1.2 为什么需要它？为什么要干法刻蚀呢？其实这背后有个大秘密。
半导体材料上需要留下微小的电路图案，这些图案就像是一幅精美的画作，而干法刻蚀就是这个画家的工具。
没有它，芯片就像一盘没有调味料的菜，毫无生气。
2. 干法刻蚀的过程2.1 设备与准备干法刻蚀的设备可不是家里那种简单的工具，而是需要高科技的机器。
首先要准备好材料，这就像做菜前先把食材准备齐全。
材料要干净，没有杂质，否则结果就像炒饭时夹杂了不该有的调料，味道会很差。
2.2 刻蚀步骤接下来就是真正的“刻蚀”过程。
我们把准备好的材料放入刻蚀机中，然后把气体注入，气体和材料发生反应，把不需要的部分给“消灭”掉。
这一步就像是让一位雕刻家在大理石上精雕细琢，细致入微，最终形成我们想要的图案。
整个过程需要极高的温度和压力，真是热火朝天，紧张又刺激。
3. 干法刻蚀的优势与挑战3.1 优势干法刻蚀的优势可不少。
首先，它能实现高精度的刻蚀，就像精准的手艺人，毫不马虎。
此外，干法刻蚀能处理各种不同的材料，这样一来，适应性强，真是让人赞叹不已。
3.2 挑战不过，挑战也随之而来。
比如，气体的选择、刻蚀的速度等等，都是需要精确把控的，要是稍有差池，就可能导致整个工艺的失败。
这就像是在走钢丝，一不小心就得“摔”下来，真是心惊胆战。
4. 总结干法刻蚀工艺就像一门艺术，既有技术的严谨，也有创意的灵动。
第二章干法刻蚀的介绍
第二章干法刻蚀的介绍2. 1刻蚀、干法刻蚀和湿法腐蚀2. 1 .1关于刻蚀刻蚀，是指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。
刻蚀的基本目的，是在涂胶(或有掩膜)的硅片上正确的复制出掩膜图形[1]。
刻蚀，通常是在光刻工艺之后进行。
我们通常通过刻蚀，在光刻工艺之后，将想要的图形留在硅片上。
从这一角度而言，刻蚀可以被称之为最终的和最主要的图形转移工艺步骤。
在通常的刻蚀过程中，有图形的光刻胶层〔或掩膜层)将不受到腐蚀源显著的侵蚀或刻蚀，可作为掩蔽膜，保护硅片上的部分特殊区域，而未被光刻胶保护的区域，则被选择性的刻蚀掉。
2.1.2干法刻蚀与湿法刻蚀在半导体制造中有两种基本的刻蚀工艺：干法刻蚀和湿法腐蚀。
干法刻蚀，是利用气态中产生的等离子体，通过经光刻而开出的掩蔽层窗口，与暴露于等离子体中的硅片行物理和化学反应，刻蚀掉硅片上暴露的表面材料的一种工艺技术法[1]。
该工艺技术的突出优点在于，可以获得极其精确的特征图形。
超大规模集成电路的发展，要求微细化加工工艺能够严格的控制加工尺寸，要求在硅片上完成极其精确的图形转移。
任何偏离工艺要求的图形或尺寸，都可能直接影响产品性能或品质，给生产带来无法弥补的损害。
由于干法刻蚀技术在图形轶移上的突出表现，己成为亚微米尺寸下器件刻蚀的最主要工艺方法。
在特征图形的制作上，已基本取代了湿法腐蚀技术。
对于湿法腐蚀，就是用液体化学试剂(如酸、碱和溶剂等)以化学的方式去除硅片表面的材料。
当然，在通过湿法腐蚀获得特征图形时，也要通过经光刻开出的掩膜层窗口，腐蚀掉露出的表面材料。
但从控制图形形状和尺寸的准确性角度而言，在形成特征图形方面，湿法腐蚀一般只被用于尺寸较大的情况(大于3微米)。
由于这一特点，湿法腐蚀远远没有干法刻蚀的应用广泛。
但由于它的高选择比和批量制作模式，湿法腐蚀仍被广泛应用在腐蚀层间膜、去除干法刻蚀残留物和颗粒等工艺步骤中。
2. 2干法刻蚀的原理2. 2. 1干法刻蚀中的等离子体干法刻蚀工艺是利用气体中阴阳粒子解离后的等离子体来进行刻蚀的。
硅的干法刻蚀
硅的干法刻蚀
硅材料因其良好的热稳定性、绝缘性和导电性等特点，已成为半导体制造中非常重要的原料。
而硅的干法刻蚀，是制备wafer的关键技术。
今天，让我们一起来深入了解一下硅的干法刻蚀。
关于硅的干法刻蚀，我们首先要了解它是怎么工作的。
硅的干法刻蚀主要是通过激光去刻蚀硅材料，然后把刻蚀后的材料做成wafer，硅的干法刻蚀依赖于激光能量来刻蚀硅材料，然后把刻蚀后的材料做成wafer。
激光刻蚀的原理是，通过激光把材料表面的一层晶体碎片放出来，形成一层晶片。
激光的波长决定了刻蚀的深度，它可以把层厚度小于一百微米的晶片刻蚀出来。
这种技术的优势在于可以把准确的形状刻破，刻蚀的表面没有深度不一的缺陷和缺口，提高了wafer 的性能。
其次，硅的干法刻蚀的工艺过程要紧密相连。
这个过程可以主要分为准备、刻蚀、抛光和清洗等几步。
首先，为了更好地刻蚀，必须对硅材料进行表面处理，包括机械处理、漂白处理、化学处理，然后进行刻蚀，接着对刻蚀后的硅材料表面进行抛光，最后进行清洗，以去除刻蚀过程中可能残留在硅表面的杂质。
最后，让我们来看一下硅的干法刻蚀的应用。
硅的干法刻蚀现在已经成为半导体制造的主流技术，最早是用来制作太阳能电池的基础材料，如太阳能电池基片，以及晶片和电子元件，因为这种技术能够把准确的形状刻蚀出来，提高了晶片和电子元件的性能。
而且，这种技术也可以用于制作汽车行业的自动驾驶系统以及各种高端设备，
总之，硅的干法刻蚀是一种高效的技术，可以把正确的形状刻蚀出来，提高硅材料的性能，应用范围也非常广泛，在半导体制造以及汽车行业有着重要的作用。
通过以上的介绍，相信大家对硅的干法刻蚀有了更深一步的了解。
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干法刻蚀工艺
干法刻蚀工艺可分为物理性刻蚀与化学性刻蚀两种方式。
物理性刻蚀是利用辉光放电将气体（如氩）电离成带正电的离子，再利用偏压将离子加速，溅击在被刻蚀物的表面而将被刻蚀物的原子击出，该过程完全是物理上的能量转移，故称为物理性刻蚀。
其特色在于，具有非常好的方向性，可获得接近垂直的刻蚀轮廓。
但是由于离子是全面均匀地溅射在芯片上，所以光刻胶和被刻蚀材料同时被刻蚀，造成刻蚀选择性偏低。
同时，被击出的物质并非挥发性物质，这些物质容易二次沉积在被刻蚀薄膜的表面及侧壁上。
因此，在超大规模集成化制作工艺中，很少使用完全物理方式的干法刻蚀方法。
化学性刻蚀或称为等离子体刻蚀( PLASMA Etching，PE)，是利用等离子体将刻蚀气体电离并形成带电离子、分子及反应性很强的原子团，它们扩散到被刻蚀薄膜表面后与被刻蚀薄膜的表面原子反应生成具有挥发性的反应产物，并被真空设备抽离反应腔。
因这种反应完全利用化学反应，故称为化学性刻蚀。
这种刻蚀方式与前面所讲的湿法刻蚀类似，只是反应物与产物的状态从液态改为气态，并以等离子体来加快反应速率。
因此，化学性干法刻蚀具有与湿法刻蚀类似的优点与缺点，即具有较高的掩膜／底层的选择比及等向性。
鉴于化学性刻蚀等向性的缺点，在半导体工艺中，只在刻蚀不需要图形转移的步骠（如光刻胶的去除）中应用纯化学刻蚀方法。
最为广泛使用的方法是结合物理性的离子轰击与化学反应的反应离子刻蚀( RIE)。
这种方式兼具非等向性与高刻蚀选择比的双重优点。
刻蚀的进行主要靠化学反应来实现，加入离子轰击的作用有两方面。
1)破坏被刻蚀材质表面的化学键以提高反应速率。
2)将二次沉积在被刻蚀薄膜表面的产物或聚合物打掉，以使被刻蚀表面能充分与刻蚀气体接触。
由于在表面的二次沉积物可被离子打掉，而在侧壁上的二次沉积物未受到离子的轰击，可以保留下来阻隔刻蚀表面与反应气体的接触、使得侧壁不受刻蚀，所以采用这种方式可以获得非等向性的刻蚀效果。
当应用于法刻蚀时，主要应注意刻蚀速率、均匀度、选择比及刻蚀轮廓等因素。
1)刻蚀速率越快，则设备的产能越大，有助于降低成本及提升企业竞争力。
刻蚀速率通常可利用气体的种类、流量、等离子体源及偏压功率控制，在其他因素尚可接受的条件下越快越好。
2)均匀度是表征晶片上不同位置的刻蚀速率差异的一个指标。
较好的均匀度意味着晶片有较好的刻蚀速率和优良成品率。
晶片从80mm、lOOmm发展到200mm，面积越来越大，故均匀度的控制就显得越来越重要。
3)选择比是被刻蚀材料的刻蚀速卒与掩膜或底层的刻蚀速率的比值，选择比的控制通常与气体种类、比例、等离子体的偏压功率、反应温度等有关系。
4)刻蚀轮廓，一般而言越接近90。
越好，只有在少数特例（如在接触孔或走线孔的制作）中，为了使后续金属溅镀工艺能有较好的阶梯覆盖能力而故意使其刻蚀轮廓小于900。
通常，刻蚀轮廓可利用气体的种类、比例和偏压功率等方面的调节进行控制。