半导体工艺制程 | 三大重要工艺之一:干法刻蚀

发布网友 发布时间：2024-10-24 17:40

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热心网友 时间：2024-10-31 14:32

刻蚀，于超大规模集成电路（ULSI）制造中，是最具影响力与核心的技术之一。通过在表面未保护的薄膜中去除材料，这一工艺在集成电路制造中不可或缺。在集成电路制造过程中，刻蚀技术负责在暴露的硅衬底或晶圆表面上，精确消除未保护薄膜，以形成电路结构。

随着半导体工艺制程与芯片性能的持续演进，以及制程精度的要求提升，传统基于化学反应的湿法刻蚀已不再适合当前的微米级制造要求，特别是对于逻辑电路和DRAM等存储芯片中，纳米级的精度刻蚀需求更显迫切。干法刻蚀（Plasma Etching）因其独特的雕刻技术，凭借其极强的方向性和精准的调控能力，在主流的芯片制造流程中占据主导地位。

相对于湿法刻蚀，干法刻蚀具有更高的精度与方向性，通过精细的气体配比与功率控制，实现对硅片表面进行精确的刻蚀。然而，该工艺在实施过程中存在成本较高的问题，且在生产线上需要更多配套设备，与湿法刻蚀相比，设备总成本接近，甚至在一定程度上增加了整体生产成本。

干法刻蚀设备通常包含终点检测功能，以避免过度刻蚀和损害芯片。为了确保精度与质量，会在芯片表面先沉积一层氮化硅或其他材料作为停止层，以防过度刻蚀。此外，通过结合物理与化学的刻蚀机制，干法刻蚀能够有效去除材料，同时保护光刻胶和被刻蚀材料，提高选择性和质量。

干法刻蚀技术包含物理性和化学性刻蚀两种主要类型。物理性刻蚀采用等离子体中的带电粒子对衬底进行轰击，通过物理过程实现刻蚀。而化学性刻蚀利用化学反应来去除表面材料，通过电离气体生成等离子体，加速化学反应过程。此外，物理化学性刻蚀将两者优势融合，结合物理攻击与化学反应，以获得高效和精准的刻蚀效果。

在干法刻蚀过程中，使用多种化学性气体，如SF6、CHF3、CF4、C4F8、Cl2、BCl3、HBr、NF3、SiCl4等，同时加入辅助性气体Ar、O2、He等，以满足不同材料与图形的刻蚀需求。选择合适的气体组合对获得精确的刻蚀结果至关重要。

因此，干法刻蚀成为集成电路制造中不可或缺的工艺，通过其独特的优势，有效提高了芯片制造的精度与效率。在持续发展的半导体产业中，干法刻蚀技术扮演着至关重要的角色，对于提升芯片性能与降低成本具有重要意义。