佛山半導(dǎo)體材料刻蝕平臺

在GaN發(fā)光二極管器件制作過程中，刻蝕是一項比較重要的工藝。ICP干法刻蝕常用在n型電極制作中，因為在藍(lán)寶石襯底上生長LED，n型電極和P型電極位于同一側(cè)，需要刻蝕露出n型層。ICP是近幾年來比較常用的一種離子體刻蝕技術(shù)，它在GaN的刻蝕中應(yīng)用比較普遍。ICP刻蝕具有等離子體密度和等離子體的轟擊能量單*可控，低壓強獲得高密度等離子體，在保持高刻蝕速率的同事能夠產(chǎn)生高的選擇比和低損傷的刻蝕表面等優(yōu)勢。ICP（感應(yīng)耦合等離子）刻蝕GaN是物料濺射和化學(xué)反應(yīng)相結(jié)合的復(fù)雜過程?？涛gGaN主要使用到氯氣和三氯化硼，刻蝕過程中材料表面表面的Ga-N鍵在離子轟擊下破裂，此為物理濺射，產(chǎn)生活性的Ga和N原子，氮原子相互結(jié)合容易析出氮氣，Ga原子和Cl離子生成容易揮發(fā)的GaCl2或者GaCl3。溫度越高刻蝕效率越高，但是溫度過高工藝方面波動較大，只要通過設(shè)備自帶溫控器和點檢確認(rèn)。佛山半導(dǎo)體材料刻蝕平臺

在等離子蝕刻工藝中,發(fā)生著許多的物理現(xiàn)象。當(dāng)在腔體中使用電極或微波產(chǎn)生一個強電場,這個電場會加速所有的自由電子并提高他們的內(nèi)部能量(由于宇宙射線的原因,在任何環(huán)境中都會存在一些自由電子)。自由電子與氣體中的原子/分子發(fā)生撞擊,如果在碰撞過程中,電子傳遞了足夠的能量給原子/分子,就會發(fā)生電離現(xiàn)象,并且產(chǎn)生正離子和其他自由電子若碰撞傳遞的能量不足以激發(fā)電離現(xiàn)象則無法產(chǎn)生穩(wěn)定且能發(fā)生反應(yīng)的中性物當(dāng)足夠的能量提供給系統(tǒng),一個穩(wěn)定的,氣相等離子體包含自由電子,正離子和反應(yīng)中性物等離子蝕刻工藝中等離子體中的原子、分子離子、反應(yīng)中性物通過物理和化學(xué)方式移除襯底表面的材料。純物理蝕刻采用強電場來加速正原子離子（通常使用重量較重,惰性的氬原子）朝向襯底，加速過程將能量傳遞給了離子,當(dāng)它們撞擊到襯底表面時,內(nèi)部的能量傳遞給襯底表面的原子,如果足夠的能量被傳遞,襯底表面的原子會被噴射到氣體中,較終被真空系統(tǒng)抽走。佛山半導(dǎo)體材料刻蝕平臺濕法腐蝕仍然用來腐蝕硅片上某些層或用來去除干法刻蝕后的殘留物。

等離子體刻蝕機要求相同的元素：化學(xué)刻蝕劑和能量源。物理上，等離子體刻蝕劑由反應(yīng)室、真空系統(tǒng)、氣體供應(yīng)、終點檢測和電源組成。晶圓被送入反應(yīng)室，并由真空系統(tǒng)把內(nèi)部壓力降低。在真空建立起來后，將反應(yīng)室內(nèi)充入反應(yīng)氣體。對于二氧化硅刻蝕，氣體一般使用CF4和氧的混合劑。電源通過在反應(yīng)室中的電極創(chuàng)造了一個射頻電場。能量場將混合氣體激發(fā)或等離子體狀態(tài)。在激發(fā)狀態(tài)，氟刻蝕二氧化硅，并將其轉(zhuǎn)化為揮發(fā)性成分由真空系統(tǒng)排出。ICP刻蝕設(shè)備能夠進(jìn)行(氮化鎵）、(氮化硅）、（氧化硅）、(鋁鎵氮）等半導(dǎo)體材料進(jìn)行刻蝕。

等離子刻蝕是將電磁能量（通常為射頻（RF））施加到含有化學(xué)反應(yīng)成分（如氟或氯）的氣體中實現(xiàn)。等離子會釋放帶正電的離子來撞擊晶圓以去除（刻蝕）材料，并和活性自由基產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，與刻蝕的材料反應(yīng)形成揮發(fā)性或非揮發(fā)性的殘留物。離子電荷會以垂直方向射入晶圓表面。這樣會形成近乎垂直的刻蝕形貌，這種形貌是現(xiàn)今密集封裝芯片設(shè)計中制作細(xì)微特征所必需的。一般而言，高蝕速率（在一定時間內(nèi)去除的材料量）都會受到歡迎。反應(yīng)離子刻蝕（RIE）的目標(biāo)是在物理刻蝕和化學(xué)刻蝕之間達(dá)到較佳平衡，使物理撞擊（刻蝕率）強度足以去除必要的材料，同時適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)反應(yīng)能形成易于排出的揮發(fā)性殘留物或在剩余物上形成保護(hù)性沉積。采用磁場增強的RIE工藝，通過增加離子密度而不增加離子能量（可能會損失晶圓）的方式，改進(jìn)了處理過程。原位芯片目前掌握多種刻蝕工藝，并會根據(jù)客戶的需求，設(shè)計刻蝕效果好且性價比高的刻蝕解決方案。

隨著光刻膠技術(shù)的進(jìn)步，只需要一次涂膠，兩次光刻和一次刻蝕的雙重光刻工藝也成為可能。浸沒光刻和雙重光刻技術(shù)在不改變193nm波長ArF光刻光源的前提下，將加工分辨率推向10nm的數(shù)量級。與此同時，這兩項技術(shù)對光刻膠也提出了新的要求。在浸沒工藝中；光刻膠首先不能與浸沒液體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或浸出擴散，損傷光刻膠自身和光刻鏡頭；其次，光刻膠的折射率必須大于透鏡，液體和頂部涂層。因此光刻膠中主體樹脂的折射率一般要求達(dá)到1.9以上；接著，光刻膠不能在浸沒液體的浸泡下和后續(xù)的烘烤過程中發(fā)生形變，影響加工精度；較后，當(dāng)浸沒工藝目標(biāo)分辨率接近10nm時，將對于光刻膠多個性能指標(biāo)的權(quán)衡都提出了更加苛刻的挑戰(zhàn)。浸沒ArF光刻膠制備難度大于干性ArF光刻膠，是ArF光刻加工分辨率突破45nm的關(guān)鍵之一。光刻噴嘴噴霧模式和硅片旋轉(zhuǎn)速度是實現(xiàn)硅片間溶解率和均勻性的可重復(fù)性的關(guān)鍵調(diào)節(jié)參數(shù)。干刻蝕基本上包括離子轟擊與化學(xué)反應(yīng)兩部份刻蝕機制。佛山半導(dǎo)體材料刻蝕平臺

干法刻蝕優(yōu)點是：細(xì)線條操作安全，易實現(xiàn)自動化，無化學(xué)廢液，處理過程未引入污染，潔凈度高。佛山半導(dǎo)體材料刻蝕平臺

在Si片上形成具有垂直側(cè)壁的高深寬比溝槽結(jié)構(gòu)是制備先進(jìn)MEMS器件的關(guān)鍵工藝，其各向異性刻蝕要求非常嚴(yán)格。高深寬比的干法刻蝕技術(shù)以其刻蝕速率快、各向異性較強、污染少等優(yōu)點脫穎而出，成為MEMS器件加工的關(guān)鍵技術(shù)之一。BOSCH工藝,又名TMDE(TimeMultiplexedDeepEtching)工藝，是一個刻蝕一鈍化一刻蝕的循環(huán)過程，以達(dá)到對硅材料進(jìn)行高深寬比、各向異性刻蝕的目的。BOSCH工藝的原理是在反應(yīng)腔室中輪流通入鈍化氣體C4F8與刻蝕氣體SF6與樣品進(jìn)行反應(yīng)，湖北硅材料刻蝕，工藝的整個過程是淀積鈍化層步驟與刻蝕步驟的反復(fù)交替，硅材料刻蝕。其中保護(hù)氣體C4F8在高密度等離子體的作用下分解生成碳氟聚合物保護(hù)層，沉積在已經(jīng)做好圖形的樣品表面。深硅刻蝕是MEMS器件制作當(dāng)中一個比較重要的工藝。佛山半導(dǎo)體材料刻蝕平臺

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