刻蚀是集成电路制造关键环节,复杂工艺构筑行业壁垒刻蚀是雕刻芯片的精准手术刀。
刻蚀的定义与分类
如果说光刻是将图形转移到覆盖在半导体硅片表面的光刻胶上的过程,那么将图形再转移到光刻胶下面组成器件的各薄层上,我们称之为刻蚀,即选择性地刻蚀掉该薄层上未被掩蔽地部分。
芯片刻蚀的基本过程是: 首先将芯片表面涂上一层光刻胶,然后在光刻胶上照射出所需的图形,使光刻胶在图形部分发生化学反应,形成一层保护膜。接着将芯片放入刻蚀机中,通过喷射气体或液体等方式,将芯片表面的材料逐渐去除,直到达到所需的深度和形状。最后,将光刻胶去除,就可以得到所需的芯片结构和电路。
刻蚀的方法主要分为两种,取决于所使用的物质:使用特定的化学溶液进行化学反应来去除氧化膜的湿法刻蚀,以及使用气体或等离子体的干法刻蚀。
1.湿法刻蚀工艺使用化学溶液去除氧化膜的湿法刻蚀具有成本低、刻蚀速度快和生产率高的优势。
然而,湿法刻蚀具有各向同性的特点,即其速度在任何方向上都是相同的,这会导致掩膜(或敏感膜)与刻蚀后的氧化膜不能完全对齐,因此很难处理非常精细的电路图。
2.干法刻蚀工艺
干法刻蚀可分为三种不同类型
化学刻蚀化学刻蚀,其使用的是刻蚀气体(主要是氟化氢),和湿法刻蚀一样,这种方法也是各向同性的,这意味着它也不适合用于精细的刻蚀。
物理溅射物理溅射,即用等离子体中的离子来撞击并去除多余的氧化层。作为一种各向异性的刻蚀方法,溅射刻蚀在水平和垂直方向的刻蚀速度是不同的,因此它的精细度也要超过化学刻蚀。但这种方法的缺点是刻蚀速度较慢,因为它完全依赖于离子碰撞引起的物理反应。
反应离子刻蚀(RIE)RIE结合了前两种方法,即在利用等离子体进行电离物理刻蚀的同时,借助等离子体活化后产生的自由基进行化学刻蚀。除了刻蚀速度超过前两种方法以外,RIE可以利用离子各向异性的特性,实现高精细度图案的刻蚀。
芯片刻蚀的优点在于可以制造出高精度、高性能的芯片,同时可以实现大规模生产,提高生产效率。
此外,芯片刻蚀技术还可以实现多层结构的制造,从而实现更加复杂的电路设计。这些优点使得芯片刻蚀技术成为现代电子工业中不可或缺的一部分。然而,芯片刻蚀技术也存在一些缺点。首先,刻蚀过程中会产生大量的废气和废液,对环境造成一定的污染。
其次,刻蚀过程中需要使用大量的化学药品,对工人的健康也存在一定的风险。因此,在使用芯片刻蚀技术时,需要采取一系列的环保措施和安全措施,以减少对环境和人体的影响。