半导体制造装备系列(3)-刻蚀机

刻蚀与光刻、薄膜沉积是半导体制造中的三大办法，并且一直循环举行，以制造出更为细腻的电路结构。前面讲到我国在先进制程光刻机领域暂时难以改变现状，而刻蚀机有望成为三泰半导体装备中实现国产化的先锋。

一、刻蚀机的原理：

刻蚀是使用化学或者物理的要领将晶圆外貌附着的不须要的材质举行去除的历程？淌垂ひ账承蛭挥诙颇ぁ⑼拷骸⒐饪獭⑾杂爸，使用刻蚀办法，对袒露在外的薄膜材质举行去除，留下晶圆所需要的部分，后续再举行去除多余的光刻胶。多次重复上述办法，获得结构重大的集成电路。

图1. 刻蚀在半导体工艺中的作用

二、刻蚀机的分类：

凭证刻蚀质料划分，可分为介质刻蚀与导体刻蚀。介质刻蚀的主要工具是氧化硅、氮化硅、二氧化铪等介质质料，而导体刻蚀包括硅质料（单晶硅、多晶硅、和硅化物等）和金属质料（铝、钨等）。

凭证刻蚀原理，刻蚀分为干法刻蚀以及湿法刻蚀。干法刻蚀主要使用反应气体与等离子体举行刻蚀，湿法刻蚀工艺主要是将刻蚀质料浸泡在侵蚀液内举行侵蚀。干法刻蚀的最大优势在于能够实现各向异性刻蚀，马上蚀时可控制仅笔直偏向的质料被刻蚀，而不影响横向质料，从而包管细小图形转移后的保真性。湿法刻蚀由于刻蚀偏向的不可控性，导致其在高制程很容易降低线宽宽度，甚至破损线路自己设计，导致生产芯片品质变差。

图2. 各向同性和各向异性刻蚀

现在来看，干法刻蚀在半导体刻蚀中占有绝对主流职位，市场占比抵达95％。干法刻蚀主要是使用等离子体增强的气态刻蚀，使用等离子体放电爆发的带化学活性的粒子，在离子的轰击下，与外貌的质料爆发化学反应，爆发可挥发的气体，从而在外貌的质料上加工出微观结构。凭证爆发等离子体要领的差别，干法刻蚀主要分为电容性等离子体刻蚀（Capacitively Coupled Plasma）和电感性等离子体刻蚀（Inductive Coupled Plasma）。电容性等离子体刻蚀主要是以高能离子在较硬的介质质料上，刻蚀高深宽比的深孔、深沟等微观结构；而电感性等离子体刻蚀主要是以较低的离子能量和极匀称的离子浓度刻蚀较软的和较薄的质料。

图3. CCP与ICP

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