深硅刻蚀设备是一种用于在硅片上制作深度和高方面比的孔或沟槽的设备,它利用化学气相沉积(CVD)和等离子体辅助刻蚀(PAE)的原理,交替进行刻蚀和保护膜沉积的循环,形成垂直或倾斜的刻蚀剖面。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,如制作通孔硅(TSV)、微流体器件、图像传感器、微针、微模具等。深硅刻蚀设备的原理是基于博世(Bosch)过程或低温(Cryogenic)过程,这两种过程都是利用氟化物等离子体对硅进行刻蚀,并利用氟碳化合物等离子体对刻蚀壁进行保护膜沉积,从而实现高速、高选择性和高各向异性的刻蚀。随着生物医学领域对硅的不断提高,深硅刻蚀设备也需要不断地进行创新和改进。北京氧化硅材料刻蚀加工平台

深硅刻蚀通是MEMS器件中重要的一环,其中使用较广的是Bosch工艺,Bosch工艺的基本原理是在刻蚀腔体内循环通入SF6和C4F8气体,SF6在工艺中作为刻蚀气体,C4F8作为保护气体,C4F8在腔体内被激发会生成CF2-CF2高分子薄膜沉积在刻蚀区域,在SF6和RFPower的共同作用下,底部的刻蚀速率高于侧壁,从而对侧壁形成保护,这样便能实现高深宽比的硅刻蚀,通常深宽比能达到40:1。离子束蚀刻 (Ion beam etch) 是一种物理干法蚀刻工艺。由此,氩离子以约1至3keV的离子束辐射到表面上。上海氧化硅材料刻蚀公司刻蚀温度越高,固体与气体之间的反应速率越快,刻蚀速率越快;但也可能造成固体的热变形、热应力、热扩散。

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。
深硅刻蚀设备在半导体领域有着重要的应用,主要用于制作通孔硅(TSV)。TSV是一种垂直穿过芯片或晶圆的结构,可以实现芯片或晶圆之间的电气连接,是一种先进的封装技术,可以提高芯片或晶圆的集成度、性能和可靠性。TSV的制作需要使用深硅刻蚀设备,在芯片或晶圆上开出深度和高方面比的孔,并在孔壁上沉积绝缘层和导电层,形成TSV结构。TSV结构对深硅刻蚀设备提出了较高的要求。低温过程采用较低的温度(约-100摄氏度)和较长的循环时间(约几十秒),形成较小的刻蚀速率和较平滑的壁纹理,适用于制作小尺寸和低深宽比的结构深硅刻蚀设备在先进封装中的主要应用之一是TSV技术,实现不同层次或不同芯片之间的垂直连接。

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。深硅刻蚀设备的应用案例是指深硅刻蚀设备在不同领域和场景中成功地制造出具有特定功能和性能硅结构的实例。珠海GaN材料刻蚀技术
三五族材料的干法刻蚀工艺需要根据不同的材料类型、结构形式、器件要求等因素进行优化和调节。北京氧化硅材料刻蚀加工平台
湿法蚀刻的影响因素分别为:反应温度,溶液浓度,蚀刻时间和溶液的搅拌作用。根据化学反应原理,温度越高,反应物浓度越大,蚀刻速率越快,蚀刻时间越短,搅拌作用可以加速反应物和生成物的质量传输,相当于加快扩散速度,增加反应速度。当图形尺寸大于3微米时,湿法刻蚀用于半导体生产的图形化过程。湿法刻蚀具有非常好的选择性和高刻蚀速率,这根据刻蚀剂的温度和厚度而定。比如,氢氟酸(HF)刻蚀二氧化硅的速度很快,但如果单独使用却很难刻蚀硅。北京氧化硅材料刻蚀加工平台