在半導體制造中,刻蝕工序是必不可少的環節。而刻蝕又可以分為干法刻蝕與濕法刻蝕,這兩種技術各有優勢,也各有一定的局限性,理解它們之間的差異是至關重要的。那么如何選擇最佳的刻蝕方法呢?干法刻蝕與濕法刻蝕各有什么利弊?
1 什么是干濕法刻蝕?
干法刻蝕,就是沒有液體的參與,利用等離子體或反應氣體來刻蝕晶圓表面固體材料表面的刻蝕技術。在絕大多數芯片產品中都有干法刻蝕的身影,比如DRAM和Flash存儲器等就必須用干法刻蝕的刻蝕方法,而不能用濕法刻蝕的方法。 濕法刻蝕,需要溶液的參與,利用液態化學溶液來刻蝕晶圓表面固體材料表面的技術。但是濕法刻蝕并不是對所有的芯片產品通用的,一般在晶圓級封裝,MEMS,光電子器件,光伏等方面用途十分廣泛。
2 干濕法刻蝕各有什么特點?
首先,要明確一下什么是各向異性與各向同性。各向同性就是在同一平面上,每個方向上的刻蝕速率是一樣的。就像平靜的水面上投下一顆石子,激起的波紋在每個方向上擴散的距離是相同的。而各向異性則是表示在同一平面上,不同方向上的刻蝕速率不同。
濕法刻蝕只有各向同性。當晶圓接觸到刻蝕溶液后,溶液在向下刻蝕的同時,還會產生側蝕。側蝕就會產生一個問題,就是對設定的線寬造成影響,即刻蝕偏差過大,因此濕法刻蝕很難精確控制刻蝕的形貌,一般來說,在小于2um尺寸的刻蝕中,濕法刻蝕并不太適用。
而干法刻蝕對于形貌的控制更精確,刻蝕的方法更靈活。干法刻蝕既可以實現各向同性,又能實現各向異性的刻蝕功能。在各向異性中,可以刻錐型(角度<90度),刻垂直形貌(角度≈90度)等。
總結起來即:
1.1 干法刻蝕(以RIE為例)
優點: 方向性:可以實現高方向性,從而獲得垂直的側壁和高縱深比。 選擇性:可以通過選擇特定的刻蝕氣體和參數優化刻蝕選擇性。 高分辨率:適用于細微的特征尺寸和深腔室刻蝕。
1.2 濕法刻蝕
優點: 簡單和成本效益:刻蝕液,刻蝕設備都比比干法刻蝕更為經濟。 均勻性:在整個晶圓上提供均勻的刻蝕。 不需要復雜的設備:通常只需要一個浸泡槽或旋涂設備。
3 選干法還是選濕法?
首先,根據芯片產品的制程要求,如果只有干法刻蝕能勝任刻蝕任務,選干法;如果干濕法刻蝕都能勝任的,一般選濕法,因為濕法較經濟;如果想精確控制線寬或刻垂直/錐形角度,則選干法。
當然還有一些特殊的結構是必須要用濕法刻蝕的。比如MEMS中刻硅的倒金字塔結構,則只能用濕法刻蝕來完成。
審核編輯:劉清
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原文標題:干法刻蝕與濕法刻蝕的對比
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