湿法、干法刻蚀的技术应用介绍

湿法 刻蚀目前多用于回刻蚀，特殊材料层的去除，残留物的清洗。

1. 湿法刻蚀的技术应用

湿法刻蚀是较为原始的刻蚀技术，利用溶液与薄膜的化学反应去除薄膜未被保护 掩模覆盖的部分，从而达到刻蚀的目的。其反应产物必须是气体或可溶于刻蚀剂 的物质，否则会出现反应物沉淀的问题，影响刻蚀的正常进行。通常，使用湿法 刻蚀处理的材料包括硅，铝和二氧化硅等。

1）硅的湿法刻蚀。 一般采用强氧化剂对硅进行氧化，然后利用氢氟酸与二氧化硅反应，去除掉二氧 化硅，达到刻蚀硅的目的。最常用的刻蚀溶剂是硝酸与氢氟酸和水的混合液。此 外，也可以使用含 KOH 的溶液进行刻蚀。

2）二氧化硅的湿法刻蚀。 二氧化硅的湿法刻蚀可以使用氢氟酸（HF）作为刻蚀剂，但是在反应过程中会不 断消耗氢氟酸，从而导致反应速率逐渐降低。为了避免这种现象的发生，通常在 刻蚀溶液中加入氟化铵作为缓冲剂，形成的刻蚀溶液称为 BHF。氟化铵通过分解 反应产生氢氟酸，维持氢氟酸的恒定浓度。

3）氮化硅的湿法刻蚀。 氮化硅是一种化学性质比较稳定的材料，它在半导体制造中的作用，主要是作为 遮盖层，以及完成主要流程后的保护层。湿法刻蚀大多用于整层氮化硅的去除， 对于小面积刻蚀，通常选择干法刻蚀。

4）铝的湿法刻蚀 。集成电路中，大多数电极引线都由铝或铝合金制成。铝刻蚀的方法很多，生产上 常用加热的磷酸，硝酸，醋酸以及水的混合溶液。硝酸的作用主要是提高刻蚀速 率，醋酸用来提高刻蚀均匀性的。

2. 干法刻蚀技术的运用

随着集成电路的发展，湿法刻蚀呈现出以下局限：不能运用 3 微米以下的图形； 湿法刻蚀为各向同性，容易导致刻蚀图形变形；液体化学品潜在的毒性和污染； 需要额外的冲洗和干燥步骤等。

干法刻蚀技术的出现解决了湿法刻蚀面临的难题。干法刻蚀使用气体作为主要刻 蚀材料，不需要液体化学品冲洗。干法刻蚀主要分为等离子刻蚀，离子溅射刻蚀， 反应离子刻蚀三种，运用在不同的工艺步骤中。

1） 等离子体刻蚀是将刻蚀气体电离，产生带电离子，分子，电子以及化学活性很 强的原子（分子）团，然后原子（分子）团会与待刻蚀材料反应，生成具有挥 发性的物质，并被真空设备抽气排出。

根据产生等离子体方法的不同，干法刻蚀主要分为电容性等离子体刻蚀和电感性 等离子体刻蚀。电容性等离子体刻蚀主要处理较硬的介质材料，刻蚀高深宽比的 通孔，接触孔，沟道等微观结构。电感性等离子体刻蚀，主要处理较软和较薄的 材料。这两种刻蚀设备涵盖了主要的刻蚀应用。

2） 反应离子刻蚀（Reactive Ion Etching RIE）通过活性离子对衬底进行物理 轰击，同时进行化学反应。它综合溅射刻蚀和等离子刻蚀，同时兼有各向异性 和选择性好的优点。先用离子轰击将刻蚀材料表面，将原子键破坏使化学反应 增强，再将沉积于被刻蚀物表面的产物打掉。

3） 离子束溅射刻蚀又称离子束刻蚀或离子铣。与主要依赖化学反应的等离子体 刻蚀系统不同，离子束刻蚀是一个物理工艺。晶圆在真空反应室内被置于固定器上，向反应室导入氩气流；氩气受到从一对阴阳极来的高能电子束流的影 响，氩原子被离子化，变为带正电荷的高能状态，被吸向固定器。当氩原子向 晶圆固定器移动时，它们会加速冲击暴露的晶圆层，并将晶圆表面轰击掉一小 部分。