刻蚀是利用化学或者物理的方法将晶圆表面附着的不必要的材料进行去除的过程。刻蚀工艺可分为干法刻蚀和湿法刻蚀。目前应用主要以干法刻蚀为主,市场占比90%以上。湿法刻蚀在小尺寸及复杂结构应用中具有局限性,目前主要用于干法刻蚀后残留物的清洗。其中湿法刻蚀可分为化学刻蚀和电解刻蚀。根据作用原理,干法刻蚀可分为物理刻蚀(离子铣刻蚀)和化学刻蚀(等离子体刻蚀)。根据被刻蚀的材料类型,干刻蚀可以分为金属刻蚀、介质刻蚀与硅刻蚀。深硅刻蚀设备的缺点包含扇形效应,荷载效应,表面粗糙度,环境影响,成本压力等。福建半导体材料刻蚀技术

深硅刻蚀设备的关键硬件包括等离子体源、反应室、电极、温控系统、真空系统、气体供给系统和控制系统等。等离子体源是产生高密度等离子体的装置,常用的有感应耦合等离子体(ICP)源和电容耦合等离子体(CCP)源。ICP源利用射频电磁场激发等离子体,具有高密度、低压力和低电势等优点,适用于高纵横比结构的制造。CCP源利用射频电场激发等离子体,具有低成本、简单结构和易于控制等优点,适用于低纵横比结构的制造。而反应室是进行深硅刻蚀反应的空间,通常由金属或陶瓷等材料制成,具有良好的耐腐蚀性和导热性。云南Si材料刻蚀公司干法刻蚀设备是一种利用等离子体产生的高能离子和自由基,从而去除材料并形成所需特征的设备。

干法刻蚀设备根据不同的等离子体激发方式和刻蚀机理,可以分为以下几种工艺类型:一是反应离子刻蚀(RIE),该类型是指利用射频(RF)电源产生平行于电极平面的电场,从而激发出具有较高能量和方向性的离子束,并与自由基共同作用于样品表面进行刻蚀。RIE类型具有较高的方向性和选择性,但由于离子束对样品表面造成较大的物理损伤和加热效应,导致刻蚀速率较低、均匀性较差、荷载效应较大等缺点;二是感应耦合等离子体刻蚀(ICP),该类型是指利用射频(RF)电源产生垂直于电极平面的电场,并通过感应线圈或天线将电场耦合到反应室内部,从而激发出具有较高密度和均匀性的等离子体,并通过另一个射频(RF)电源控制样品表面的偏置电压,从而调节离子束的能量和方向性,并与自由基共同作用于样品表面进行刻蚀。
深硅刻蚀设备的缺点是指深硅刻蚀设备相比于其他类型的硅刻蚀设备或其他类型的微纳加工设备所存在的不足或问题,它可以展示深硅刻蚀设备的技术难点和改进空间。以下是一些深硅刻蚀设备的缺点:一是扇形效应,即由于Bosch工艺中交替进行刻蚀和沉积步骤而导致特征壁上出现周期性变化的扇形结构,影响特征壁的平滑度和均匀性;二是荷载效应,即由于不同位置或不同时间等离子体密度不同而导致不同位置或不同时间去除速率不同,影响特征形状和尺寸的一致性和稳定性;三是表面粗糙度,即由于物理碰撞或化学反应而导致特征表面出现不平整或不规则的结构,影响特征表面的光滑度和清洁度;四是环境影响,即由于使用含氟或含氯等有害气体而导致反应室内外产生有毒或有害的物质,影响深硅刻蚀设备的环境安全和健康;五是成本压力,即由于深硅刻蚀设备的复杂结构、高级技术和大量消耗而导致深硅刻蚀设备的制造成本和运行成本较高,影响深硅刻蚀设备的经济效益和竞争力。深硅刻蚀设备在半导体、微电子机械系统(MEMS)、光电子、生物医学等领域有着广泛的应用。

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。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。深硅刻蚀设备的工艺参数是指影响深硅刻蚀反应结果的各种因素。黑龙江Si材料刻蚀平台
深硅刻蚀设备的优势是指深硅刻蚀设备展示深硅刻蚀设备的技术水平和市场地位。福建半导体材料刻蚀技术
深硅刻蚀设备的发展历史是指深硅刻蚀设备从诞生到现在经历的各个阶段和里程碑,它可以反映深硅刻蚀设备的技术进步和市场需求。以下是深硅刻蚀设备的发展历史:一是诞生阶段,即20世纪80年代到90年代初期,深硅刻蚀设备由于半导体工业对高纵横比结构的需求而被开发出来,采用反应离子刻蚀(RIE)技术,但由于刻蚀速率低、选择性差、方向性差等问题而无法满足实际应用;二是发展阶段,即20世纪90年代中期到21世纪初期,深硅刻蚀设备由于MEMS工业对复杂结构的需求而得到快速发展,先后出现了Bosch工艺和非Bosch工艺等技术,提高了刻蚀速率、选择性、方向性等性能,并广泛应用于各种领域;三是成熟阶段,即21世纪初期至今,深硅刻蚀设备由于光电子工业和生物医学工业对新型结构的需求而进入稳定发展阶段,不断优化工艺参数和控制策略,提高均匀性、精度、可靠性等性能,并开发新型气体和功能模块,以适应不同应用的需求。福建半导体材料刻蚀技术