北京MEMS材料刻蝕加工

在Si片上形成具有垂直側壁的高深寬比溝槽結構是制備先進MEMS器件的關鍵工藝，其各向異性刻蝕要求非常嚴格。高深寬比的干法刻蝕技術以其刻蝕速率快、各向異性較強、污染少等優(yōu)點脫穎而出，成為MEMS器件加工的關鍵技術之一。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，以達到對硅材料進行高深寬比、各向異性刻蝕的目的。BOSCH工藝的原理是在反應腔室中輪流通入鈍化氣體C4F8與刻蝕氣體SF6與樣品進行反應，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交替，硅材料刻蝕。其中保護氣體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器件制作當中一個比較重要的工藝。隨著光刻膠技術的進步，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。北京MEMS材料刻蝕加工

鋁膜濕法刻蝕：對于鋁和鋁合金層有選擇性的刻蝕溶液是居于磷酸的。遺憾的是，鋁和磷酸反應的副產(chǎn)物是微小的氫氣泡。這些氣泡附著在晶圓表面，并阻礙刻蝕反應。結果既可能產(chǎn)生導致相鄰引線短路的鋁橋連，又可能在表面形成不希望出現(xiàn)的雪球的鋁點。特殊配方鋁刻蝕溶液的使用緩解了這個問題。典型的活性溶液成分配比是：16：1：1：2。除了特殊配方外，典型的鋁刻蝕工藝還會包含以攪拌或上下移動晶圓舟的攪動。有時聲波或兆頻聲波也用來去除氣泡。按材料來分，刻蝕主要分成三種：金屬刻蝕、介質刻蝕、和硅刻蝕。北京MEMS材料刻蝕加工干法刻蝕優(yōu)點是：潔凈度高。

刻蝕是用化學或物理方法有選擇地從硅片表面去除不需要的材料的過程。不過，芯片用單晶硅材料對材料內(nèi)部微缺陷率水平的要求較高，對加工環(huán)節(jié)的硅片表面顆粒和雜質含量、表面平整度、應力和機械強度等參數(shù)指標有更為嚴格的要求。這些特性導致芯片用單晶硅材料的研發(fā)和生產(chǎn)，需要合理設計加工環(huán)節(jié)的工藝流程，同時也需要更先進的加工設備。通過刻蝕用單晶硅材料在全球半導體產(chǎn)業(yè)鏈中“見縫插針”的，已經(jīng)擁有了穩(wěn)定的基本盤。向芯片用單晶硅材料賽道進發(fā)，既是對創(chuàng)業(yè)初心的回歸，更是應對下游需求變化的戰(zhàn)略調(diào)整，有望再一次驅動的強勁增長。材料是工業(yè)之母，隨著更多關鍵材料和設備的突破，中國終將在全球半導體產(chǎn)業(yè)鏈中揚眉吐氣。

在氧化物中開窗口的過程，可能導致氧化物一硅界面層附近的Si0處發(fā)生鉆蝕。在極端情況下，可以導致氧化物層的脫落。在淺擴散高速晶體管的制造中有時會遇到這一問題。薄膜材料刻蝕所用的化學物與溶解這一類物體的材料是相同的，其作用是將材料轉變成可溶性的鹽或復合物。對于每種材料，都有多種刻蝕化學物可選用，它們的特性取決于膜的參數(shù)(如膜的微結構、疏松度和膜的形成過程)，同時也取決于所提供的前加工過程的性質。它一般有下述特點：(1)膜材料比相應的體材料更容易刻蝕。因此，必須用稀釋的刻蝕劑，以便控制刻蝕速率。(2)受照射的膜一般將被迅速刻蝕。這種情況，包括離子注入的膜，電子束蒸發(fā)生成的膜，甚至前工序中曾在電子束蒸發(fā)環(huán)境中受照射的膜。而某些光刻膠受照射則屬于例外，因為這是由于聚合作用而變得更難刻蝕的緣故。負性膠就是一例。(3)內(nèi)應力大的膜將迅速被刻蝕。膜的應力通常由沉積溫度、沉積技術和基片溫度所控制。(4)微觀結構差的薄膜，包括多孔膜和疏松結構的膜，將被迅速刻蝕。這樣的膜，?？梢酝ㄟ^高于生長溫度的熱處理使其致密化?？涛g原理氧化物的等離子體刻蝕工藝大多采用含有氟碳化合物的氣體進行刻蝕。

隨著光刻膠技術的進步，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)生化學反應或浸出擴散，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，當浸沒工藝目標分辨率接近10nm時，將對于光刻膠多個性能指標的權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的關鍵之一。光刻噴嘴噴霧模式和硅片旋轉速度是實現(xiàn)硅片間溶解率和均勻性的可重復性的關鍵調(diào)節(jié)參數(shù)。按材料來分，刻蝕主要分成3種：金屬刻蝕、介質刻蝕、和硅刻蝕。北京MEMS材料刻蝕加工

干法刻蝕可以根據(jù)被刻蝕的材料類型來分類。北京MEMS材料刻蝕加工

介質刻蝕是用于介質材料的刻蝕，如二氧化硅。干法刻蝕優(yōu)點是：各向異性好，選擇比高，可控性、靈活性、重復性好，細線條操作安全，易實現(xiàn)自動化，無化學廢液，處理過程未引入污染，潔凈度高。缺點是：成本高，設備復雜。干法刻蝕主要形式有純化學過程（如屏蔽式，下游式，桶式），純物理過程（如離子銑），物理化學過程，常用的有反應離子刻蝕RIE，離子束輔助自由基刻蝕ICP等。干法刻蝕方式比較多，一般有：濺射與離子束銑蝕，等離子刻蝕（PlasmaEtching），高壓等離子刻蝕，高密度等離子體（HDP）刻蝕，反應離子刻蝕（RIE）。另外，化學機械拋光CMP，剝離技術等等也可看成是廣義刻蝕的一些技術?？涛g基本目標是在涂膠的硅片上正確地復制掩模圖形。北京MEMS材料刻蝕加工