集成电路制造技术复习笔记：第十一章

刻蚀技术

概述

刻蚀是利用化学或者物理方法有选择地从硅片表面去除不需要的材料的过程。刻蚀的基本目标是在涂胶的硅片上正确地复制掩膜图形。因此，刻蚀过程中光刻胶层起着有效保护下面的膜层不受浸蚀的作用。

理想刻蚀的特点

• 各向异性刻蚀,即只有垂直刻蚀,没有横向钻蚀。这样才能保证精确地在被刻蚀的薄膜上复制出与抗蚀剂上完全一致的几何图形；
• 良好的刻蚀选择性，即对作为掩膜的抗蚀剂和处于其下的另一层薄膜或材料的刻蚀速率都比被刻蚀薄膜的刻蚀速率小得多，以保证刻蚀过程中抗蚀剂掩蔽的有效性，不致因为过刻蚀而损坏薄膜下面的其他材料；
• 加工批量大，控制容易,成本低，对环境污染少，适用于工业生产。

湿法刻蚀

湿法刻蚀是化学腐蚀，晶片放在腐蚀液中（或喷淋），通过化学反应去除窗口薄膜，得到晶片表面薄膜图形。

三个基本步骤：

1. 反应物质扩散到被刻蚀薄膜的表面。
2. 反应物与被刻蚀薄膜反应。
3. 反应后的产物从刻蚀表面扩散到溶液中，并随溶液排出。在这三个步骤中，一般进行最慢的是反应物与被刻蚀薄膜反应的步骤，也就是说，步骤的进行速率即是刻蚀速率。

优点：对特定薄膜材料的刻蚀速率远远大于对其他材料的刻蚀速率，从而提高刻蚀的选择性。

湿法刻蚀设备

各刻蚀槽气压相等，且保持为负压，目的是防止刻蚀液雾进入洁净房。

干法刻蚀

由于湿法刻蚀的化学反应是各向同性的，因而位于光刻胶边缘下面的薄膜材料就不可避免地遭到刻蚀，这就使得湿法刻蚀无法满足ULSI工艺对加工精细线条的要求。

所以相对于各向同性的湿法刻蚀，各向异性的干法刻蚀就成为了当前集成电路技术中刻蚀工艺的主流。

分为3种:

• 物理性刻蚀
• 化学性刻蚀
• 物理化学性刻蚀

对比

刻蚀方法	优点	缺点
湿法刻蚀	工艺简单，无需复杂设备 选择比高 均匀性好	保真度差，腐蚀为各向同性，图形分辨率低 清洁性较差
干法刻蚀	保真度好，图形分辨率高 清洁性好,气态生成物被抽出 刻蚀剖面各向异性，具有非常好的侧壁剖面控制 最小的光刻胶脱落/黏附问题	设备复杂 选择比[1]不如湿法

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1. 刻蚀选择比，指两种不同材料在腐蚀过程中被腐蚀的速率比。 ↑