刻蚀技术
光学材料的干法刻蚀研究
案例二：玻璃基光学材料的干法刻蚀
总结词
玻璃基光学材料具有优异的光学性能和机械性能，广泛应用于各种光学元件的制作。而干法刻蚀技术在该领域 中也发挥了重要作用。
详细描述
干法刻蚀技术在玻璃基光学材料的加工中，能够实现高精度、高效率的刻蚀，同时避免了湿法刻蚀中的化学腐 蚀问题。此外，通过选择不同的刻蚀气体和参数，还可以实现对玻璃基光学材料进行各向同性或异性的刻蚀。
05
结论与展望
研究成果总结
干法刻蚀技术
在干法刻蚀技术方面，我们取得了重要的突破。通过精 确控制反应参数，我们成功地实现了对光学材料的精确 刻蚀，得到了高质量的刻蚀图案和结构。
材料适应性
我们的方法成功地应用于多种光学材料，包括玻璃、晶 体、陶瓷和金属氧化物等，这表明我们的方法具有广泛 的材料适应性。
更广泛的适用范围
目前干法刻蚀技术主要应用于半导体制造领域，但随着光学材料和其他新材料的发展，未 来干法刻蚀技术的应用范围将更加广泛。例如，光学材料具有高度透明性和硬度等特点， 未来干法刻蚀技术有望在光学材料加工领域取得重要突破。
未来研究方向
干法刻蚀过程的物理机制研究
深入探究干法刻蚀过程中的物理机制，包括反应动力学、薄膜应 力等，为优化刻蚀工艺和提高刻蚀质量提供理论支持。
成本与可持续性
我们的方法涉及高精度的设备和材料，这可能导致制造成本较高。此外，干法刻蚀过程需要使用大量的化学试剂和气体， 对环境可能产生一定影响，因此需要进一步研究可持续性和环保性更强的替代方案。
对未来研究的建议
工艺优化
进一步研究干法刻蚀过程中的各种参数对刻 蚀效果的影响，以进一步优化工艺条件，提 高刻蚀质量和效率。
总结词
硅基光学材料由于其稳定的物理化学性质以及优异的机械性能，成为了光学领域的重要材料。而干法刻蚀技术 以其高精度、高效率的优点，在硅基光学材料的加工中得到了广泛应用。
集成电路工艺：刻蚀
1. 引 言
1.1刻蚀的概念
刻蚀：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。 是与光刻相联系的图形化（pattern）处理的一 种主要工艺。所谓刻蚀，实际上狭义理解就是 光刻腐蚀，先通过光刻将光刻胶进行光刻曝光 处理，然后通过其它方式实现腐蚀处理掉所需 除去的部分。随着微制造工艺的发展；广义上 来讲，刻蚀成了通过溶液、反应离子其它机 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。
4.2常用材料的湿法刻蚀
1.二氧化硅湿法刻蚀 采用氢氟酸溶液加以进行。因为二氧化硅可与室
温的氢氟酸溶液进行反应，但却不会蚀刻硅基材 及多晶硅。反应式如下：
SiO2 + 6HF＝ H2[SiF6] + 2H2O 由于氢氟酸对二氧化硅的蚀刻速率相当高，在制
程上很难控制，因此在实际应用上都是使用稀释 后的氢氟酸溶液，或是添加氟化铵（NH4F）作 为缓冲剂的混合液，来进行二氧化硅的蚀刻。
下层的Ti ➢ 金属铝的刻蚀步骤多，工艺复杂
4. 湿法刻蚀
4.1 湿法刻蚀的原理
湿法刻蚀是将被刻蚀材料浸泡在腐蚀液内进行腐蚀 的技术
这是各向同性的刻蚀方法，利用化学反应过程去除 待刻蚀区域的薄膜材料
湿法刻蚀，又称湿化学腐蚀法。半导体制造业一开 始，湿法腐蚀就与硅片制造联系在一起。现在湿法 腐蚀大部分被干法刻蚀代替，但在漂去氧化硅、除 去残留物、表层剥离以及大尺寸的图形腐蚀应用方 面起着重要作用。尤其适合将多晶硅、氧化物、氮 化物、金属与Ⅲ－Ⅴ族化合物等作整片的腐蚀。
干法刻蚀是各向异性刻蚀，用物理和化学方法， 能实现图形的精确转移，是集成电路刻蚀工艺的 主流技术。
各向同性刻蚀：侧向与纵向腐蚀速度相同 各向异性刻蚀：侧向腐蚀速度远远小于纵向腐蚀
等离子体刻蚀技术的操作指南与优化要点
等离子体刻蚀技术的操作指南与优化要点介绍：等离子体刻蚀技术是一种常用于半导体制造过程中的重要技术，可以高精度地刻蚀材料表面，用于制作微观结构。
本文将为读者提供一份操作指南与优化要点，帮助他们掌握这一技术的使用方法和参数调节。
一、等离子体刻蚀技术的基本原理等离子体刻蚀技术是通过产生等离子体来刻蚀材料表面。
其中，等离子体由电离的气体分子或原子组成，通过加热或电离方式生成。
刻蚀过程中，高能的等离子体与材料表面的原子或分子发生碰撞，使其脱离表面并被抽走，从而实现刻蚀有序结构的目的。
二、操作指南1. 设定刻蚀参数：在进行等离子体刻蚀前，首先需要设定适当的刻蚀参数。
参数包括刻蚀气体的种类和流量、放电功率、刻蚀时间等。
不同材料和要刻蚀的结构形状需要不同的参数设置，因此需根据实际需要进行调整。
2. 样品处理：在刻蚀之前，样品表面需要进行预处理，例如清洗和除去氧化层等。
这样可以增加刻蚀的精度和均匀性。
3. 选择合适的刻蚀气体：刻蚀气体的选择对刻蚀效果有很大影响。
常用的刻蚀气体有氟化氢、氟气、氧气等。
不同气体对不同材料有不同的作用，应根据材料类型和所需刻蚀效果选择合适的刻蚀气体。
4. 控制刻蚀速率：刻蚀速率对于刻蚀的深度和均匀性有重要影响。
可以通过调整刻蚀时间和刻蚀功率来控制刻蚀速率。
需要注意的是，刻蚀速率过高可能导致刻蚀深度不均匀，而过低则可能无法满足刻蚀需求。
5. 监控刻蚀过程：在刻蚀过程中，应定期监控刻蚀深度和均匀性。
可以使用显微镜、扫描电镜等工具进行观察和测量，以调整刻蚀参数和纠正不均匀的情况。
6. 发现问题时的处理方法：在刻蚀过程中可能会出现一些问题，如表面残留物、刻蚀不均匀等。
处理方法可以是更换刻蚀气体、调整刻蚀参数或对样品进行再处理。
三、优化要点1. 材料选择：材料的选择直接影响刻蚀效果和刻蚀速率。
应根据具体需求选择合适的材料，例如对于硅基材料，可以选择氟化氢作为刻蚀气体。
2. 气体流量控制：气体流量对刻蚀效果和材料去除速率有直接影响。
刻蚀 沉积 光刻
刻蚀沉积光刻在微电子工艺中，“刻蚀、沉积、光刻”是不可或缺的三个步骤，它们被广泛地应用于半导体制造、器件制造以及集成电路的研究和生产中。
下面，我们将一步步地介绍这三个步骤的详细过程。
一、刻蚀刻蚀是通过物理、化学或混合物理化学的方式，将薄膜材料从基板表面去除的过程。
刻蚀技术可以分成干式刻蚀和湿式刻蚀两种方式，其中干式刻蚀技术是将气体离子注入到材料表面，对其进行氧化、还原、硝化和氟化等反应，从而使表面材料物理和化学上发生变化，进而被刻蚀去除。
湿式刻蚀技术则是在溶液中将基板浸泡，并通过化学反应使其表面材料被腐蚀或溶解。
二、沉积沉积是在基板表面上形成薄膜材料的过程。
与刻蚀不同，沉积主要是通过化学或物理反应使工艺材料被沉积在基板上。
其主要作用是增加基板的功能层或表面涂层，从而控制电学、光学、磁学等特性。
在沉积过程中，通常使用物理气相淀积(PVD)或化学气相淀积(CVD)技术。
PVD使用物理手段将材料蒸发或喷涂到基板上，而CVD则是通过化学反应，在基板上形成大气气相、低压气相和等离子体气相等不同的形式，当然这就需要了解具体的条件和反应过程。
三、光刻光刻是将图形模式转移到光刻胶表面的过程。
光刻技术采用光刻胶的感光性质，在光的作用下，胶层中的光引发剂会释放出运移子，导致光刻胶的物化性质发生变化。
在漏光区域，光印刷的剂量不够，物化性质变化不够充分，光刻胶不容易被溶解，黑色模式被保留下来；在透光区域，光印刷的剂量足够，物化性质充分变化，光刻胶容易被溶解，白色模式被去除，基板的材料裸露出来。
总之，“刻蚀、沉积、光刻”这三个步骤是微电子领域中最为重要的工艺技术之一。
了解这三个步骤的原理和应用，对于掌握并运用现代电子技术，实现更加精密的微型电路和芯片等制造都至关重要。
激光刻蚀和刻蚀技术的发展及其应用
激光刻蚀和刻蚀技术的发展及其应用激光刻蚀是一种利用激光器产生的强光束，通过对材料进行局部加热和蒸发的过程来实现刻蚀的一种技术。
目前，激光刻蚀技术已经被广泛应用于微电子、航空航天、光学、医学以及各种制造工业中。
本文将重点介绍激光刻蚀技术的发展历程以及其应用领域。
一、激光刻蚀技术的发展历程早在1960年代初期，激光技术就已经被应用于刻蚀领域。
当时的激光刻蚀技术主要是利用Nd:YAG激光器对金属表面进行刻蚀，此时出现了一些刻蚀深度和质量方面的限制，最深只能刻150微米左右的深度。
这一限制使得早期激光刻蚀更多地应用于一些表面刻印以及切割方面。
随着激光技术的不断发展，激光器的输出功率有了极大提高，同时也出现了很多新的激光器种类，如CO2激光器、氦氖激光器等。
这些新的激光器种类逐渐被应用于激光刻蚀领域，为激光刻蚀技术的发展打下了坚实的基础。
同时，在激光器输出功率得到强化的情况下，激光刻蚀的刻深逐渐增加，最高刻深已经达到了约2毫米。
同时，激光刻蚀技术的样式也逐渐多样化。
除了传统的二维平面刻蚀之外，三维激光刻蚀和超声激光刻蚀技术也逐渐被应用于生产和研究中。
三维激光刻蚀通过对物体内部进行逐层刻蚀，实现对于复杂物体的刻蚀。
而超声激光刻蚀技术则是借鉴超声器的工作原理，通过对待刻蚀物进行高频振动，使得局部区域的温度逐渐升高，从而加速待刻蚀物的蒸发过程。
二、激光刻蚀技术的应用领域1、微电子制造激光刻蚀技术已经成为了微电子制造中必不可少的一项工艺技术。
微电子制造中的电路和器件往往需要非常精确和稳定的制造，激光刻蚀技术能够满足这种精度和稳定性的要求。
在半导体芯片制造过程中，激光刻蚀技术可以帮助制造微处理器、晶体管、电容等微型电子器件，并且这些器件的尺寸甚至可以达到亚微米级别。
2、航空航天制造激光刻蚀技术在航空航天制造中也起到了非常重要的作用。
传统的机加工工艺往往无法满足对于高质量、高复杂度、高生产效率的要求，而激光刻蚀可以通过束缚光束进行高速刻蚀，实现对于航天零部件的高精度制造。
刻蚀技术简介
刻蚀过程控制
刻蚀剂选择
根据被刻蚀材料的性质和刻蚀要 求，选择合适的刻蚀剂，以确保
刻蚀速度和选择性的优化。
刻蚀参数调整
精确控制刻蚀过程中的参数，如刻 蚀温度、刻蚀剂浓度、反应时间等 ，以实现所需的刻蚀深度和形貌。
实时监控与反馈
通过实时监测刻蚀过程中的参数变 化，及时调整刻蚀条件，确保刻蚀 结果的稳定性和可重复性。
刻蚀技术简介
汇报人： 2023-11-18
contents
目录
• 刻蚀技术概述 • 刻蚀技术分类 • 刻蚀技术工艺流程 • 刻蚀技术应用实例及发展趋势
刻蚀技术概述
01
刻蚀技术定义
• 刻蚀技术是一种通过物理或化学方法在材料表面进行加工的技 术。它利用能量束或化学反应去除材料表面的部分或全部，以 获得所需的形状和表面粗糙度。
提供了更多可能性。
刻蚀技术应用领域
微电子领域
在集成电路制造过程中，刻蚀 技术用于制作晶体管、电容、 电阻等器件，以及互连线、通
孔等结构。
光学领域
刻蚀技术可用于制造微纳光学 元件，如光栅、微透镜、衍射 光学元件等，提高光学性能。
生物医疗领域
利用刻蚀技术制造生物芯片、 微流控芯片等，用于生物样品 分析、疾病诊断等。
优缺点
具有高刻蚀速度、对材料适应性广等优点 ；但设备成本高、精度相对较低等缺点也 较为明显。
复合刻蚀技术
工作原理
在物理刻蚀的基础上，引入化学反应增强 刻蚀效果，从而提高刻蚀速度和精度。
A 定义
将化学刻蚀技术与物理刻蚀技术相 结合的一种刻蚀方法。
B
C
D
优缺点
兼具化学刻蚀和物理刻蚀的优点，能够实 现高速、高精度刻蚀；但设备复杂度较高 ，工艺调试难度较大。
湿法刻蚀的流程
湿法刻蚀的流程湿法刻蚀是一种常用的微纳加工技术，广泛应用于半导体、光学器件、生物医学等领域。
本文将介绍湿法刻蚀的流程和相关注意事项。
一、湿法刻蚀的基本原理湿法刻蚀是利用化学反应在材料表面进行腐蚀刻蚀的方法，其原理是将待刻蚀的材料浸泡在特定的腐蚀液中，通过腐蚀液中的化学物质与材料表面发生反应，使材料表面发生溶解或氧化等变化，从而实现对材料的刻蚀。
湿法刻蚀的流程一般包括以下几个步骤：1. 基材准备：首先需要对待刻蚀的基材进行清洗和处理。
清洗的目的是去除表面的杂质和污染物，以保证刻蚀的准确性和稳定性。
常用的清洗方法有超声波清洗、酸洗等。
处理的目的是对基材表面进行预处理，以便于后续的刻蚀。
2. 掩膜制备：接下来需要在基材表面涂覆一层掩膜，以保护部分区域不被刻蚀。
掩膜可以是光刻胶、金属膜等材料。
掩膜的制备需要使用光刻技术，将掩膜材料涂覆在基材表面，然后通过曝光、显影等步骤形成所需的掩膜结构。
3. 刻蚀过程：将掩膜制备好的基材浸泡在腐蚀液中，根据需求选择合适的腐蚀液和刻蚀条件。
腐蚀液可以是酸性、碱性或氧化性溶液，不同的材料需要选择不同的腐蚀液。
在刻蚀过程中，腐蚀液中的化学物质与材料表面发生反应，使材料表面发生溶解或氧化等变化。
4. 刻蚀控制：刻蚀过程中需要控制刻蚀速率和刻蚀深度，以保证刻蚀的准确性和一致性。
刻蚀速率受到多种因素的影响，包括温度、浸泡时间、腐蚀液浓度等。
通过调节这些参数，可以实现对刻蚀速率和深度的控制。
5. 刻蚀后处理：刻蚀完成后，需要对基材进行清洗和处理，以去除残留的腐蚀液和掩膜。
清洗的方法和步骤与基材的要求有关，常用的方法包括超声波清洗、稀酸洗等。
处理的目的是恢复基材的原貌，并使其具备下一步加工的条件。
三、湿法刻蚀的注意事项在进行湿法刻蚀时，需要注意以下几点：1. 安全防护：湿法刻蚀涉及到化学品的使用，需要做好安全防护工作，佩戴好防护眼镜、手套等个人防护装备，保证操作安全。
2. 刻蚀条件选择：根据待刻蚀材料的特性和要求，选择合适的腐蚀液和刻蚀条件，以保证刻蚀效果和一致性。
湿法刻蚀工作总结
湿法刻蚀工作总结
湿法刻蚀是一种常见的微纳加工技术，广泛应用于半导体、光电子、生物医学
等领域。
在这篇文章中，我们将对湿法刻蚀工作进行总结，包括工作原理、应用范围、优势和局限性等方面。
首先，湿法刻蚀是利用化学溶液对材料表面进行腐蚀，从而实现微纳米结构的
加工。
在该过程中，溶液中的化学物质会与材料表面发生化学反应，使得材料表面的部分被溶解掉，形成所需的结构。
这种加工方式具有高精度、高分辨率和高表面质量的优势，因此在微纳加工中得到广泛应用。
其次，湿法刻蚀技术适用于多种材料，包括硅、氮化硅、氧化硅、玻璃等。
在
半导体行业，湿法刻蚀被用于制备集成电路、传感器、MEMS器件等；在光电子
领域，湿法刻蚀可用于制备光子晶体、光波导等；在生物医学领域，湿法刻蚀可用于制备微流控芯片、生物传感器等。
此外，湿法刻蚀还具有低成本、易操作、可批量生产等优势，因此受到了广泛
关注。
然而，湿法刻蚀也存在一些局限性，比如只能加工表面结构、加工速度较慢、对材料的选择有限等。
综上所述，湿法刻蚀工作总结表明，这种微纳加工技术具有广泛的应用前景和
发展空间。
随着科学技术的不断进步，相信湿法刻蚀技术将会在更多领域得到应用，并为人类社会带来更多的便利和发展。
刻蚀相关知识点总结
刻蚀相关知识点总结刻蚀技术主要分为湿法刻蚀和干法刻蚀两种。
湿法刻蚀是在溶液中通过化学反应去除材料表面的工艺，而干法刻蚀是在气相中通过物理或化学反应去除材料表面的工艺。
下面将详细介绍刻蚀的相关知识点。
一、刻蚀的基本原理1. 湿法刻蚀原理湿法刻蚀是利用化学溶液对材料表面进行腐蚀或溶解的工艺。
湿法刻蚀的原理是在溶液中加入具有特定功能的化学试剂，使其与被刻蚀物质发生化学反应，从而去除材料表面的部分物质。
湿法刻蚀通常可以实现较高的刻蚀速率和较好的表面质量，但需要考虑溶液中的成分和温度对环境的影响。
2. 干法刻蚀原理干法刻蚀是利用气相中的等离子体或化学反应对材料表面进行腐蚀或清除的工艺。
干法刻蚀的原理是在高能离子束或化学气体的作用下，使被刻蚀物质表面发生物理或化学反应，从而去除材料表面的部分物质。
干法刻蚀通常可以实现更高的加工精度和更好的表面质量，但需要考虑设备的复杂性和成本的影响。
二、刻蚀的工艺参数1. 刻蚀速率刻蚀速率是刻蚀过程中单位时间内去除的材料厚度，通常以单位时间内去除的厚度为单位。
刻蚀速率的选择需要综合考虑刻蚀材料的性质、刻蚀条件、刻蚀设备和加工要求等因素。
2. 刻蚀选择性刻蚀选择性是指在多种材料叠加或混合结构中选择性地去除某一种材料的能力。
刻蚀选择性的选择需要考虑被刻蚀材料和其它材料之间的化学反应性和物理性质的差异，以实现精确的刻蚀。
3. 刻蚀均匀性刻蚀均匀性是指在整个刻蚀过程中去除材料的厚度分布情况。
刻蚀均匀性的选择需要考虑刻蚀设备和刻蚀条件对被刻蚀物质的影响，以实现均匀的刻蚀。
4. 刻蚀深度控制刻蚀深度控制是指在整个刻蚀过程中去除材料的深度分布情况。
刻蚀深度控制的选择需要综合考虑刻蚀设备和刻蚀条件对被刻蚀物质的影响，以实现精确的刻蚀深度。
5. 刻蚀环境控制刻蚀环境控制是指在整个刻蚀过程中对刻蚀环境（如溶液中的成分、气相中的气体、温度和压力等）的控制。
刻蚀环境控制的选择需要考虑被刻蚀材料的特性和加工的要求，以实现良好的刻蚀效果。
icp刻蚀工艺技术
icp刻蚀工艺技术ICP（Inductively Coupled Plasma）刻蚀工艺是一种利用感应耦合等离子体进行化学气相刻蚀的技术。
该技术能够实现高精度、高均匀度的刻蚀，已广泛应用于半导体、光电子、纳米材料等领域。
下面将介绍ICP刻蚀工艺的基本原理及其应用。
ICP刻蚀工艺是利用高频电场感应在低压气体中产生的高温等离子体对材料进行刻蚀。
工艺流程一般包括预处理、腐蚀、刻蚀等几个步骤。
首先，在预处理阶段，将待刻蚀的样品进行清洗，去除表面的污染物和氧化层，以保证刻蚀的质量和精度。
然后，在腐蚀阶段，将样品放置在腐蚀室中，通过辅助电源提供电场，使得样品表面均匀地被腐蚀，形成蚀刻层。
最后，在刻蚀阶段，通过改变气体组分、功率密度等参数，控制蚀刻速率和刻蚀深度，实现对样品的精确刻蚀。
ICP刻蚀工艺具有许多优点。
首先，由于高能量等离子体的使用，ICP刻蚀能够实现更深和更均匀的蚀刻深度，刻蚀速率高。
其次，在刻蚀过程中，等离子体对样品的表面进行蚀刻，从而形成良好的刻蚀质量和表面平整度。
此外，ICP刻蚀操作简单，可以进行批量生产，提高生产效率。
ICP刻蚀工艺在各个领域都有广泛的应用。
首先，在集成电路制造中，ICP刻蚀工艺可以用于制备光刻掩膜、图案转移、开窗等工艺步骤，实现半导体器件的精细加工。
其次，在光电子器件制造中，ICP刻蚀工艺可以用于制备光栅、波导等光学元件，提高器件的性能和稳定性。
此外，ICP刻蚀工艺还被广泛应用于纳米材料的制备和研究中，可以实现对纳米结构的精细刻蚀。
然而，ICP刻蚀工艺也存在一些问题。
首先，等离子体的高温和高能量可能会导致材料的损伤和变形，降低器件性能。
其次，刻蚀过程中产生的副产物和气体可能会对设备和环境造成污染和损害。
综上所述，ICP刻蚀工艺是一种高精度、高均匀度的刻蚀技术，广泛应用于半导体、光电子、纳米材料等领域。
随着对器件制备和研究要求的不断提高，ICP刻蚀工艺将会得到更广泛的应用和发展。
刻蚀技术
IBE刻蚀特点
方向性好，各向异性，陡直度高 分辨率高，可达到0.01μm 不受刻蚀材料限制（金属or化合物，无机物or
有机物，绝缘体or半导体均可） 刻蚀过程中可改变离子束入射角θ来控制图形 轮廓 加工过程中，损伤比较严重 加工精度不容易控制
离子束刻蚀速率影响因素
A.被刻蚀材料种类 B.离子能量 C .离子束流密度 D.离子束入射角度
一个RIE的工艺包括以下六个步骤: 分离：气体由等离子体分离为可化学反应的元素； 扩散：这些元素扩散并吸附到硅片表面； 表面扩散：到达表面后，四处移动； 反应：与硅片表面的膜发生反应； 解吸：反应的生成物解吸，离开硅片表面； 排放：排放出反应腔。
RIE的优点： A.可以容易地开始和结束， B.对硅片上温度的微小变化不是那么敏感 C.等离子体刻蚀有很高的各向异性
IBE相关刻蚀数据
离子能量：350eV
离子能量：300eV
由于IBE刻蚀对材料无选择性，对于那 些无法或者难以通过化学研磨、电介研磨 难以减薄的材料，可以的通过IBE来进行减 薄。另外，由于离子束能逐层剥离原子层， 所以具有的微分析样品能力，并且可以用 来进行精密加工。
反应离子束刻蚀（RIBE）
例如在刻铝过程中发生如下反应： 2Al+3Cl2→2AlCl3 Cl2在刻蚀开始时较多，在刻蚀过程中因 与铝反应而减少，在刻蚀结束时又增加，因 此监控, Cl2的变化，就有如图4 的记录。如 果监控反应生成物AlCl3就得到如图5所示曲 线，因为在刻蚀开始时没有AlCl3，在刻蚀过 程中产生，刻蚀终点时又消失。
/ 2nT
为激光波长，n为被刻蚀层的折射率，
T为一个周期
光学发射光谱法是通过检测刻蚀过程 中刻蚀剂物质或刻蚀生成物质的发射光谱 强度的相对变化来判断刻蚀终点。 在等离子体中，电子被激发到较高的 能量状态，当电子回落到原来状态时就会 发出光，并且每一种原子、分子、离子或 原子团具有唯一属于它们自己的光波长。 我们要把需要的光送到光电二极管，把光 信号转变成电信号，信号强度的变化就反 映了相应该波长的物质相对变化。
刻蚀技术
干法刻蚀机理
Physical Etching
Sputtered surface material
Reactive +ions bombard surface
Chemical Etching
Surface reactions of radicals + surface film
Desorption of by-prod reactive ions on surface
6) Surface reactions of
7) Desorption of
radicals and surface film by-products
Substrate
Isotropic etch
Cathode
在半导体生产中， 干法刻蚀是最主要的用来去除表面材料的刻蚀方法10。
Randomly select 3 to 5 wafers in a lot
Measure etch rate at 5 to 9 locations on each wafer, then calculate etch uniformity for each wafer and compare wafer-to-wafer.
Physical Etch (RF field parallel to
wafer surface)
Chemical Etch
Radicals in
Radicals in
plasma reacting liquid (?)
with wafer
reacting with
surface*
wafer surface
Sidewall Profile Anisotropic
icp刻蚀原理
icp刻蚀原理ICP刻蚀原理。
ICP刻蚀（Inductively Coupled Plasma Etching）是一种高精度、高选择性的刻蚀技术，广泛应用于半导体器件制造和微纳加工领域。
ICP刻蚀利用高频电场和等离子体来去除材料表面的部分，以实现微纳米级的图案定义和加工。
本文将介绍ICP刻蚀的原理及其在微纳加工中的应用。
ICP刻蚀的原理。
ICP刻蚀利用高频电场和等离子体来去除材料表面的部分，其原理主要包括以下几个方面：1. 等离子体产生，ICP刻蚀使用高频电场来激发气体，使其电离成等离子体。
等离子体是一种高能量的离子气体，具有较高的化学反应活性和能量。
在ICP刻蚀中，等离子体的产生是通过将气体放置在一个带有高频电场的感应线圈中来实现的。
2. 等离子体加速，在ICP刻蚀中，产生的等离子体被加速并注入到刻蚀室中。
等离子体的加速可以通过外加的电场或者磁场来实现，以提高其能量和反应活性。
3. 化学反应，一旦等离子体注入到刻蚀室中，它们将与被刻蚀的材料表面发生化学反应。
这些化学反应将导致被刻蚀材料的表面发生变化，从而实现刻蚀的目的。
ICP刻蚀的应用。
ICP刻蚀技术在半导体器件制造和微纳加工领域有着广泛的应用，主要包括以下几个方面：1. 半导体器件制造，ICP刻蚀技术被广泛应用于半导体器件的制造过程中，用于定义和加工器件的图案和结构。
由于ICP刻蚀具有高精度、高选择性和高速度的特点，因此在半导体器件制造中得到了广泛的应用。
2. 微纳加工，ICP刻蚀技术还被广泛应用于微纳加工领域，用于制备微纳米结构和器件。
由于ICP刻蚀具有高精度和高选择性的特点，因此在微纳加工中得到了广泛的应用，例如制备纳米光子学器件、微纳米流体器件等。
总结。
ICP刻蚀是一种高精度、高选择性的刻蚀技术，利用高频电场和等离子体来去除材料表面的部分，以实现微纳米级的图案定义和加工。
ICP刻蚀技术在半导体器件制造和微纳加工领域有着广泛的应用，对于提高器件的性能和制备微纳米结构具有重要意义。
刻蚀技术
4 离子铣
离子铣刻蚀 又称为 离子束溅射刻蚀。 离子束溅射刻蚀。 一、离子溅射刻蚀机理 入射离子以高速撞击固体表面， 入射离子以高速撞击固体表面，当传递给固体原子的能量 超过其结合能（几到几十电子伏特）时，固体原子就会脱离其 超过其结合能（几到几十电子伏特） 晶格位置而被溅射出来。 纯粹的物理过程。 晶格位置而被溅射出来。这是一种 纯粹的物理过程。 一次溅射：入射离子直接将晶格位置上的原子碰撞出来。 一次溅射：入射离子直接将晶格位置上的原子碰撞出来。 二次溅射：被入射离子碰撞出来的晶格原子，若具有足够 二次溅射：被入射离子碰撞出来的晶格原子， 的能量时，可将其它晶格原子碰撞出来。 的能量时，可将其它晶格原子碰撞出来。
刻蚀技术的种类 化学刻蚀 湿法 电解刻蚀 刻蚀技术 离子铣刻蚀（物理作用） 离子铣刻蚀（物理作用） 干法 等离子体刻蚀（化学作用） 等离子体刻蚀（化学作用） 反应离子刻蚀（物理化学作用） 反应离子刻蚀（物理化学作用）
与湿法化学刻蚀相比，干法刻蚀对温度不那么敏感， 与湿法化学刻蚀相比，干法刻蚀对温度不那么敏感，工艺 刻蚀对温度不那么敏感 重复性好；有一定的各向异性； 重复性好；有一定的各向异性；等离子体中的颗粒比腐蚀液中 的少得多；产生的化学废物也少得多。 的少得多；产生的化学废物也少得多。
钻蚀（ 钻蚀（undercut）现象 ）
对刻蚀速率的各向异性的定量描述
RL A = 1− RV
式中， 分别代表横向刻蚀速率和纵向刻蚀速率。 式中，RL 和 RV 分别代表横向刻蚀速率和纵向刻蚀速率。 A = 1 表示理想的各向异性，无钻蚀；A = 0 表示各向同性， 表示理想的各向异性，无钻蚀； 表示各向同性， 有严重的钻蚀。 有严重的钻蚀。
常用腐蚀液举例 1、SiO2 腐蚀液 BHF：28 ml HF + 170 ml H2O + 113 g NH4F ： 2、Si 腐蚀液 Dash etch: 1 ml HF + 3 ml HNO3 + 10 ml CH3COOH Sirtl etch: 1 ml HF + 1 ml CrO3 ( 5 M 水溶液 ) Silver etch: 2 ml HF + 1 ml HNO3 + 2 ml AgNO3（0.65 M 水 溶液），（用于检测外延层缺陷） ），（用于检测外延层缺陷 溶液），（用于检测外延层缺陷） Wright etch: 60 ml HF + 30 ml HNO3 + 60 ml CH3COOH + 60 ml H2O + 30 ml CrO3 ( 1g in 2 ml H2O ) + 2g (CuNO3)23H2O ， 此腐蚀液可长期保存） （此腐蚀液可长期保存）
刻蚀工艺流程
刻蚀工艺流程刻蚀工艺是一种常用的微纳加工技术，用于制备微细结构、图案或器件。
刻蚀工艺通常包括以下几个步骤：准备衬底、光刻固化、刻蚀加工和清洗处理。
首先是准备衬底。
衬底通常采用硅片或玻璃片，其表面需要进行清洗和去除杂质处理，以确保刻蚀过程的精确度和稳定性。
第二步是光刻固化。
光刻是刻蚀工艺中必不可少的一步，主要用于制备模板图案。
首先，在衬底表面涂上一层感光胶，然后将模板图案通过照相机或激光曝光到感光胶上，形成暴露和未暴露的区域。
暴露过程中，通过模板图案上的透明和不透明区域的遮光作用，使得胶层在暴露区域发生物理或化学变化。
未暴露区域的胶层则保持不变。
接下来是刻蚀加工。
刻蚀加工通过化学反应将暴露区域的胶层或衬底材料去除，从而形成图案或结构。
刻蚀加工可以分为湿刻蚀和干刻蚀两种方式。
湿刻蚀是利用酸、碱或其他溶液对衬底进行腐蚀。
一般情况下，刻蚀液与刻蚀时间会根据所需的刻蚀深度和刻蚀速率进行调整。
湿刻蚀过程中，需要对刻蚀液的温度、浓度和流速进行精确控制，以确保刻蚀过程的准确性。
干刻蚀是通过物理或化学反应将暴露区域的胶层或衬底材料去除。
常用的干刻蚀技术包括物理刻蚀、放电刻蚀和等离子体刻蚀等。
干刻蚀通常需要在低真空或高真空的环境下进行，以保证刻蚀过程的精确和稳定。
最后是清洗处理。
刻蚀加工完毕后，需要对衬底进行清洗处理，以去除残留的感光胶和刻蚀液。
清洗处理可以采用不同的溶剂和清洗工艺，如超声波清洗、旋转式清洗等。
清洗处理的目的是保持衬底表面的干净和平滑，以便进行后续的加工或测试。
总结起来，刻蚀工艺流程主要包括准备衬底、光刻固化、刻蚀加工和清洗处理。
这些步骤的精确性和稳定性对于微纳加工的质量和性能至关重要，因此需要严格控制每个步骤的工艺条件和参数。
同时，刻蚀工艺的发展和突破将进一步推动微纳加工技术的创新和应用。
刻蚀技术
湿法刻蚀
选择性刻蚀－－－常用溶液 选择性刻蚀－－－常用溶液（续） －－－
常用的湿法刻蚀液： 常用的湿法刻蚀液：KOH＋异丙脂＋水 ＋异丙脂＋
许多先进电子器件的组成都是由一种薄膜材料淀积到另一层材料 上。需要选择性刻蚀制备各层之间的电接触孔。 需要选择性刻蚀制备各层之间的电接触孔。
有时需要一定程度的定向刻蚀中半导体衬底上腐蚀很深的图案。 有时需要一定程度的定向刻蚀中半导体衬底上腐蚀很深的图案。
有时利用沟槽来做高集成度IC器件的彼此隔离。 有时利用沟槽来做高集成度 器件的彼此隔离。 器件的彼此隔离
电子科学与技术系
湿法腐蚀
对Al的腐蚀 的腐蚀
湿法腐蚀广泛用于对铝连线的腐蚀。 湿法腐蚀广泛用于对铝连线的腐蚀。
Ai是多晶体，湿法腐蚀生产的联系边缘参差不齐。 是多晶体，湿法腐蚀生产的联系边缘参差不齐。 是多晶体
常用20％的乙酸＋ ％的磷酸＋ ％的硝酸。 常用 ％的乙酸＋77％的磷酸＋3％的硝酸。
硅工艺中的铝互连不是纯铝，其中的杂质挥发性不及基体材料， 硅工艺中的铝互连不是纯铝，其中的杂质挥发性不及基体材料， 搀杂的铜、硅很难除去。 搀杂的铜、硅很难除去。 2011-12-1 15
与暴露的膜发生化学反应生成可溶解的副产物
从硅片表面移去反应生成物
三个步骤都必须发生，最慢的一步称为速率限制步骤， 三个步骤都必须发生，最慢的一步称为速率限制步骤，决 定刻蚀速率。 定刻蚀速率。
2011-12-1 9
电子科学与技术系
湿法刻蚀
被腐蚀的膜并非直接溶解于刻蚀剂中。 被腐蚀的膜并非直接溶解于刻蚀剂中。必须将被腐蚀的材 料从固态转化为气态或液态。 料从固态转化为气态或液态。 这种气体将形成气泡从而阻止新的腐蚀剂向硅片表面移动。 这种气体将形成气泡从而阻止新的腐蚀剂向硅片表面移动。 由于气泡的发生不能被预测，问题尤其严重。 由于气泡的发生不能被预测，问题尤其严重。 为帮助新鲜的腐蚀剂化学药液移动到硅片表面， 为帮助新鲜的腐蚀剂化学药液移动到硅片表面，在湿法刻 蚀化学槽中的搅拌将减少硅片表面鼓泡的附着力。 蚀化学槽中的搅拌将减少硅片表面鼓泡的附着力。 由于除去所有腐蚀产物很困难，即使不产生鼓泡， 由于除去所有腐蚀产物很困难，即使不产生鼓泡，小的几 何特征尺寸图形也可能腐蚀得很慢。 何特征尺寸图形也可能腐蚀得很慢。
纳米刻蚀工艺中的等离子体刻蚀技术
纳米刻蚀工艺中的等离子体刻蚀技术是一种在纳米级别上进行表面加工的重要技术，其广泛用于制造纳米级的电子设备、光学元件和生物传感器等。
这种技术通过等离子体刻蚀设备产生高能粒子，以物理方式去除表面材料，从而实现纳米级别的精细加工。
等离子体刻蚀技术的工作原理主要基于物理学的电化学反应。
当高能粒子轰击目标材料时，表面材料被剥离并形成等离子体。
这些等离子体会在电场的作用下移动，最终被收集并引向收集器。
这个过程中，电化学反应会改变表面的化学性质，使得材料更容易被剥离，从而实现纳米级别的刻蚀。
相比于传统的化学腐蚀方法，等离子体刻蚀技术具有更高的精度和更快的刻蚀速度。
这是因为等离子体刻蚀技术可以在更高的能量水平上进行操作，从而更有效地去除表面材料。
此外，等离子体刻蚀技术还可以在各种材料上进行操作，包括金属、绝缘体和半导体等，这使得它在纳米制造领域具有广泛的应用前景。
然而，等离子体刻蚀技术也存在一些挑战和限制。
首先，设备成本较高，需要专业的技术人员进行操作和维护。
其次，等离子体刻蚀技术在某些材料上的应用可能会受到限制，这主要是因为材料的性质和表面状态会影响刻蚀效果。
最后，过度的刻蚀可能会导致材料的损坏或变形，因此需要严格控制刻蚀的深度和时间。
总的来说，等离子体刻蚀技术是一种非常有前途的纳米刻蚀技术。
它在纳米制造领域的应用前景广阔，但也需要注意其局限性并合理使用。
随着纳米技术和相关领域的不断发展，我们期待等离子体刻蚀技术在未来的应用中能够更加广泛和深入。
纳米刻蚀工艺基础教程及应用领域
纳米刻蚀工艺基础教程纳米刻蚀，是一种用于制备纳米级结构或图案的技术，广泛应用于纳米科技的研究和生产中。
以下是一个基础教程，帮助你了解纳米刻蚀的基本原理和操作步骤。
一、基本原理纳米刻蚀的基本原理是利用物理或化学方法，对材料进行选择性腐蚀，以达到在纳米尺度上刻划、切割、去除或改变材料表面的性质的目的。
常见的纳米刻蚀方法包括物理刻蚀方法（如离子束刻蚀）和化学刻蚀方法（如湿法腐蚀和干法刻蚀）。
二、操作步骤1. 准备工具和材料：包括纳米刻蚀设备、反应物和试剂、清洗设备、测量工具等。
2. 建立刻蚀条件：根据待刻蚀材料的性质和要求，选择合适的刻蚀条件，如刻蚀剂量、刻蚀时间、反应温度和压力等。
3. 样品准备：将待刻蚀材料制成适当的形状和尺寸，通常需要将其固定在支持物上。
4. 放入设备：将样品放入纳米刻蚀设备中，开始刻蚀过程。
5. 监测和记录：在刻蚀过程中，需要定期监测刻蚀进度，记录相关数据，以确保刻蚀过程的顺利进行。
6. 清洗和后处理：刻蚀完成后，需要将样品清洗干净，并进行后处理，如剥离、移除支持物等。
三、应用领域纳米刻蚀技术在许多领域都有应用，包括：1. 纳米电子：在制造纳米级电子器件（如晶体管和集成电路）中起着关键作用。
2. 纳米生物医学：在生物医学研究中，纳米刻蚀可用于制备纳米级生物样品和组织模型。
3. 纳米制造：在制造纳米级结构（如纳米滤膜、纳米涂层等）中具有广泛应用。
4. 纳米材料科学：纳米刻蚀可用于研究材料的性质和性能，以及制备具有特殊性质的材料。
5. 纳米传感器：纳米刻蚀可用于制备纳米级传感器元件，以提高传感器的灵敏度和精度。
总之，纳米刻蚀工艺在许多领域都有重要的应用价值，掌握这一技术对于开展相关研究和工作具有重要意义。
纳米刻蚀工艺中的电子束刻蚀技术
纳米刻蚀工艺是一种在纳米尺度上制造和修改材料的技术，它通常涉及到使用高能量束，如电子束或离子束。
电子束刻蚀技术是纳米刻蚀工艺中的一种重要方法，它在许多高科技应用中发挥着关键作用，包括微电子、生物医学、光电等。
电子束刻蚀技术的基本原理是利用电子的超高能量来蚀刻材料。
当电子束撞击目标材料时，电子的能量被吸收并转化为物质形态的化学变化，进而实现刻蚀。
与激光刻蚀不同，电子束刻蚀不需要通过热效应来实现蚀刻，因此它对材料的热稳定性影响较小。
电子束刻蚀技术在纳米尺度上的精确性和灵活性使其在许多应用中具有显著的优势。
首先，电子束可以精确地控制刻蚀路径，从而实现复杂的图案化。
其次，电子束刻蚀可以在多种材料上进行，包括一些对激光敏感或热稳定性差的材料。
最后，电子束刻蚀的设备通常较为紧凑，易于集成，因此它非常适合于制造小型化、高密度的产品。
然而，电子束刻蚀技术也面临着一些挑战。
首先，电子束的制造和操作成本较高，这可能会限制其在大规模生产中的应用。
其次，电子束刻蚀的精度和稳定性受到许多因素的影响，包括环境条件、电子束质量等。
此外，电子束刻蚀可能会产生一些有害的副产品，需要适当的处理和排放控制。
总的来说，电子束刻蚀技术在纳米刻蚀工艺中发挥着重要的作用，它具有精确、灵活、易于集成等优点。
然而，它也面临着一些挑战，包括成本、精度和稳定性等问题。
随着技术的进步和研究的深入，我们期待电子束刻蚀技术能够克服这些挑战，进一步拓展其在纳米科技领域的应用。
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电子科学与技术系
湿法刻蚀
腐蚀反应过程复杂，取决于离子的电荷数量、溶液的 腐蚀反应过程复杂，取决于离子的电荷数量、溶液的PH 腐蚀溶剂。 值、腐蚀溶剂。
反应过程为： 反应过程为： SiO2＋6HF—— H2＋SiF6＋2H2O 由于HF的消耗，反应速度逐渐下降，兑入一定的氟化氨缓冲 ， 由于 的消耗，反应速度逐渐下降，兑入一定的氟化氨缓冲HF， 的消耗 通过分解，维持 的浓度 的浓度。 通过分解，维持HF的浓度。 NH4F NH3＋HF
常用腐蚀液为H 常用腐蚀液为 2SO4＋H2O2＋H2O；Br＋CH3OH；NaOH＋H2O2； ； ＋ ； ＋ NH4OH＋H2O2＋H2O. ＋
腐蚀液相当粘稠，腐蚀速率受到新鲜腐蚀剂向晶圆表面扩散速度 腐蚀液相当粘稠， 的限制。 的限制。
酸的浓度保持在小于30％的水平，且腐蚀不均匀。 酸的浓度保持在小于 ％的水平，且腐蚀不均匀。
与暴露的膜发生化学反应生成可溶解的副产物
从硅片表面移去反应生成物
三个步骤都必须发生，最慢的一步称为速率限制步骤， 三个步骤都必须发生，最慢的一步称为速率限制步骤，决 定刻蚀速率。 定刻蚀速率。
2011-12-1 9
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湿法刻蚀
被腐蚀的膜并非直接溶解于刻蚀剂中。 被腐蚀的膜并非直接溶解于刻蚀剂中。必须将被腐蚀的材 料从固态转化为气态或液态。 料从固态转化为气态或液态。 这种气体将形成气泡从而阻止新的腐蚀剂向硅片表面移动。 这种气体将形成气泡从而阻止新的腐蚀剂向硅片表面移动。 由于气泡的发生不能被预测，问题尤其严重。 由于气泡的发生不能被预测，问题尤其严重。 为帮助新鲜的腐蚀剂化学药液移动到硅片表面， 为帮助新鲜的腐蚀剂化学药液移动到硅片表面，在湿法刻 蚀化学槽中的搅拌将减少硅片表面鼓泡的附着力。 蚀化学槽中的搅拌将减少硅片表面鼓泡的附着力。 由于除去所有腐蚀产物很困难，即使不产生鼓泡， 由于除去所有腐蚀产物很困难，即使不产生鼓泡，小的几 何特征尺寸图形也可能腐蚀得很慢。 何特征尺寸图形也可能腐蚀得很慢。
2011-12-1
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电子科学与技术系
刻蚀的品质因素
各项同性刻蚀工艺，显示刻蚀工艺容差
2011-12-1
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电子科学与技术系
刻蚀的品质因素
1. 刻蚀速率各向异性来表示。 刻蚀速率各向异性来表示。
各向异性由公式表达： 各向异性由公式表达：
RL A =1− R V
其中： RL，RV分别代表横向、纵向刻蚀速率。 如果横向刻蚀速率为零，则将这种工艺称为理想的各向异性 （A＝1）。 如果A＝0则代表横向和纵向刻蚀速率相同。 2011-12-1 7
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刻蚀的品质因素
刻蚀速率。 刻蚀速率。
单位时间刻蚀的厚度，硅片制造中一般要求高速率， 单位时间刻蚀的厚度，硅片制造中一般要求高速率，但太高速率 难以控制，常用的一般为每分钟几十到几百纳米。 难以控制，常用的一般为每分钟几十到几百纳米。 一批硅片同事刻蚀时，刻蚀速率会小于单片刻蚀速率。 一批硅片同事刻蚀时，刻蚀速率会小于单片刻蚀速率。
腐蚀液配比常用6： ； ： ； ： 。 ： 的腐蚀液热氧化 的腐蚀液热氧化SIO2 腐蚀液配比常用 ：1；10：1；20：1。6：1的腐蚀液热氧化 腐蚀速率是120nm/min。对淀积的氧化层腐蚀速率更快。 腐蚀速率是 。对淀积的氧化层腐蚀速率更快。 淀积层腐蚀速率和热氧化层腐蚀速率之比可用来测量膜的厚度。 淀积层腐蚀速率和热氧化层腐蚀速率之比可用来测量膜的厚度。 由于搀杂，磷硅玻璃、硼硅玻璃等掺杂薄膜腐蚀速率更快。 由于搀杂，磷硅玻璃、硼硅玻璃等掺杂薄膜腐蚀速率更快。 HF腐蚀对 腐蚀对SIO2和SI有着极高的腐蚀选择性。选择能力可达 有着极高的腐蚀选择性。 腐蚀对 有着极高的腐蚀选择性 选择能力可达100：1 ： 由于水对SI的缓慢氧化，其中部分 相当于也腐蚀了 相当于也腐蚀了。 由于水对 的缓慢氧化，其中部分SI相当于也腐蚀了。 的缓慢氧化 2011-12-1 12
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湿法腐蚀
对硅的腐蚀
采用强氧化剂氧化硅，利用 腐蚀调 腐蚀调SiO2，从而腐蚀掉硅。 从而腐蚀掉硅。 采用强氧化剂氧化硅，利用HF腐蚀调 常用腐蚀剂是HF＋ 的混合物。 常用腐蚀剂是 ＋HNO3＋H2O的混合物。 的混合物 反应方程： 反应方程： Si＋HNO3＋6HF－>H2SiF6+HNO2+H2+H2O ＋ － 用乙酸做稀释剂。 用乙酸做稀释剂。 2011-12-1 16
电子科学与技术系
刻蚀的品质因素
钻刻。光刻胶掩膜之下的侧向刻蚀，有两种描述方式： 钻刻。光刻胶掩膜之下的侧向刻蚀，有两种描述方式：
1. 每边的底切距离。 每边的底切距离。 例如：某具体刻蚀工艺可能在光刻胶条为 的情况下产生0.8 例如：某具体刻蚀工艺可能在光刻胶条为1µm的情况下产生 的情况下产生 µm的线条，工艺涨缩量为每边 的线条， 的线条 工艺涨缩量为每边0.1µm。 。 被刻蚀的侧壁并非都是陡直的，钻刻的数量取决于如何测量。 被刻蚀的侧壁并非都是陡直的，钻刻的数量取决于如何测量。 线条的大部分电学测量对其面积敏感， 线条的大部分电学测量对其面积敏感，评价提供的是一个平均 的钻刻值。 的钻刻值。 如果刻蚀工艺侵蚀光刻胶图形，这种侵蚀也会产生刻蚀涨缩量。 如果刻蚀工艺侵蚀光刻胶图形，这种侵蚀也会产生刻蚀涨缩量。
刻蚀速率均匀性。 刻蚀速率均匀性。
刻蚀速率的变化的百分比来度量，指一个圆片之内或者圆片和圆 刻蚀速率的变化的百分比来度量， 片之间的均匀性。 片之间的均匀性。
选择比。 选择比。
不同材料刻蚀速率的比率。 不同材料刻蚀速率的比率。 例如：刻蚀图形的膜与光刻胶或下层膜的刻蚀速率之比。 例如：刻蚀图形的膜与光刻胶或下层膜的刻蚀速率之比。某工艺 多晶与氧化层的选择比为20： ， 多晶与氧化层的选择比为 ：1，意味着多晶的刻蚀速率是氧化层 的20倍。 倍 2011-12-1 4
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湿法腐蚀
对硅腐蚀速率图表
•在HNO3和HF的百分比处画直线，交点即为稀释剂的百分比。 •HNO3浓度低时，刻蚀速率由氧化剂浓度决定。 •HF浓度低时，刻蚀速率由HF浓度控制。 •最大刻蚀速率470µm/min。
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湿法腐蚀
对GaAs的腐蚀 的腐蚀
湿法刻蚀
选择性刻蚀－－－常用溶液 选择性刻蚀－－－常用溶液（续） －－－
常用的湿法刻蚀液： 常用的湿法刻蚀液：KOH＋异丙脂＋水 ＋异丙脂＋
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湿法刻蚀
如果被曝光光刻胶在显影过程中未被去除，会产生难以觉察 的光刻胶浮渣。
原因是不正确或不充分的曝光及图形未能完全显影，由于光 刻胶本身具有很高的选择性，即使非常薄的光刻胶膜也足以 完全阻碍湿法刻蚀的进行。
11
2011-12-1
电子科学与技术系ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
湿法刻蚀
对于特征尺寸小于2µm的工艺，难以利用湿法刻蚀。 的工艺，难以利用湿法刻蚀。 对于特征尺寸小于 的工艺 最常见的湿法刻蚀是在稀释HF溶剂中的 溶剂中的SIO2湿法刻蚀法。 湿法刻蚀法。 最常见的湿法刻蚀是在稀释 溶剂中的
K3Fe（CN）6＋K4Fe（CN）6 的pH＝9可以腐蚀 可以腐蚀AlGaAs上的 上的GaAs。 （ ） （ ） ＝ 可以腐蚀 上的 。
K3Fe（CN）6＋K4Fe（CN）6 的pH＝5~9，可以腐蚀 （ ） （ ） ＝ ，可以腐蚀GaAs上的 上的 InGaAs。 。
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电子科学与技术系
刻蚀技术 刻蚀技术
电子科学与技术系
本部分主要内容
湿法刻蚀 等离子体刻蚀 化学机械抛光 离子铣 反应离子刻蚀 高密度等离子体刻蚀（ 高密度等离子体刻蚀（HDP） ） 剥离技术 刻蚀设备 刻蚀技术的现状和进展
2011-12-1 2
刻蚀在半导体工艺中的作用
电子科学与技术系
在硅片表面形成光刻胶图形之后， 在硅片表面形成光刻胶图形之后，通过刻蚀工艺将设计图 形转移到光刻胶下边的介质层上。 形转移到光刻胶下边的介质层上。 刻蚀有湿法化学刻蚀、干法刻蚀、 刻蚀有湿法化学刻蚀、干法刻蚀、等离子体刻蚀工艺
H2O2会逐渐自己变成 2O和O2，刻蚀速率随时间而降低。 会逐渐自己变成H 和 刻蚀速率随时间而降低。 2011-12-1 18
电子科学与技术系
湿法腐蚀
对GaAs的腐蚀
2011-12-1
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电子科学与技术系
湿法刻蚀
选择性刻蚀－－－问题的提出 选择性刻蚀－－－问题的提出 －－－
GaAs刻蚀中需要对 XGa1-xAs有一定的选择性。 刻蚀中需要对Al 有一定的选择性。 刻蚀中需要对 有一定的选择性
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湿法刻蚀
湿法刻蚀是一个纯粹的化学反应过程，有着严重缺点： 湿法刻蚀是一个纯粹的化学反应过程，有着严重缺点： 缺点
缺乏各向异性 工艺控制差 过渡的颗粒污染
优点： 优点：
有着高的选择比 不产生衬底损伤 2011-12-1 8
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湿法刻蚀
刻蚀步骤： 刻蚀步骤：
刻蚀剂移动到硅片表面
140℃或200 ℃的H3PO4可以获得对 3N4的实用腐蚀速率。 ℃ 可以获得对Si 的实用腐蚀速率。 49％的稀释 与70％的稀释 ％的稀释HF与 ％的稀释HNO3按3：10混合也比较实用。 混合也比较实用。 ： 混合也比较实用 磷酸中Si 的选择比是10： ； 和 的选择比是30： 磷酸中 3N4与SIO2的选择比是 ：1；Si和Si3N4的选择比是 ： 1。因此腐蚀高温氧化环境中的Si3N4前需要 漂洗，去除 3N4上 。因此腐蚀高温氧化环境中的 前需要HF漂洗 去除Si 漂洗， 的氧化层。 的氧化层。 2011-12-1 14
湿法刻蚀：硅片浸没于一种化学溶剂中，溶剂和暴露的膜反应， 湿法刻蚀：硅片浸没于一种化学溶剂中，溶剂和暴露的膜反应， 形成可溶解的副产品。 形成可溶解的副产品。光刻胶掩蔽膜对刻蚀溶剂具有较高的抗刻 蚀性。 蚀性。 该种工艺控制困难，溶剂微粒还导致缺陷数量的升高， 该种工艺控制困难，溶剂微粒还导致缺陷数量的升高，不能生产 小特征尺寸的产品。 小特征尺寸的产品。 会产生大量的化学废液。 会产生大量的化学废液。 2011-12-1 3