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刻蚀方法的变话
发布时间:2024-11-26

2.刻蚀方法的变话

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图2. 小型化(2D)与刻蚀方法的发展


在2D(平面结构)半导体小型化和3D(空间结构)半导体堆叠技术的发展过程中,刻蚀工艺也在不断发展变化。在20世纪70年代,2D半导体为主流,电路关键尺寸(CD)从100微米(㎛)迅速下降到10微米(㎛),甚至更低。在此期间,半导体制造流程中的大部分重点工艺技术已经成熟,同时刻蚀技术已经从湿法刻蚀过渡到干法刻蚀。对于层切割技术,最先采用的是化学湿法,这是一种相对简单的技术。由于从20世纪70年代早期开始,化学湿法难以满足5微米(㎛)关键尺寸的要求,从而开发出利用等离子体的干法。发展到今天,刻蚀工艺大多采用干法,而湿法刻蚀技术后来发展应用于清洁过程。

3.湿法刻蚀和干法刻蚀的优缺点

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图3. 湿法刻蚀和干法刻蚀的优缺点


湿法刻蚀因为使用液体速度更快,每分钟去除的深度更大,但不会形成类似于直方的结构。湿法刻蚀会均匀地刻蚀所有方向,从而导致横向方向上的损耗,而对于CD小型化应该避免这种现象。相反,干法刻蚀可以在某一特定方向上进行切割,使得实现理想中纳米(nm)级的超精细图案轮廓。

此外,湿法刻蚀会产生环境污染,因为使用过的液体溶液需在此工艺完成后进行丢弃处理。相比之下,采用干法刻蚀时,排放管线中会布置洗涤器,这能够在向大气中排放废气之前经过中和过程,从而减少对环境的影响。

然而,由于晶圆上方数多层复杂地缠绕在一起,所以在采用干法刻蚀过程中很难瞄准某一特定的层(膜)。在针对某一特定层进行刻蚀时,采用湿法刻蚀会更容易进行,因为它采用化学反应进行刻蚀。而在进行选择性刻蚀时使用干法并不容易,因为需要结合物理和化学技术。


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