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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。

图4. 刻蚀相关工艺流程

刻蚀工艺流程始于形成薄膜，在其上施加光刻胶，并进行曝光、显影、刻蚀、灰化、清洁、检查和离子注入等步骤，以形成三个Tr端子，这是半导体制造的核心工艺。如果在显影过程中不能顺利切割光刻胶，则剩余的光刻胶会妨碍刻蚀。如果在刻蚀过程中未能对目标层进行充分刻蚀，则不能按计划注入离子，因为杂质会妨碍离子注入。如果干法刻蚀后未能彻底清除残留的聚合物，也会产生同样的后果。如果由于时间控制失败，等离子体的离子气体量太大或薄膜刻蚀过度，会对下层薄膜造成物理性损伤。

因此，在干刻蚀工艺中精准控制终点（EOP：End of Point）至关重要。彻底检查刻蚀条件以及灰化和清洁过程也非常重要。如果晶圆刻蚀不均匀，则晶圆可能遭到退货，而且刻蚀不足比过度刻蚀更为致命。

由于刻蚀工艺涉及的步骤非常复杂，我打算将其分为两部分进行阐述。在这一部分中，我们阐述了刻蚀技术的历史和发展方向。在下一部分中，我们将对等离子体和刻蚀之间的关系、RIE、刻蚀方法、纵横比以及刻蚀速度进行详细阐述。

早期的湿法刻蚀促进了清洁（Cleansing）或灰化（Ashing）工艺的发展。而在如今，使用等离子体（Plasma）的干法刻蚀（Dry Etching）方法已经成为主流刻蚀工艺。等离子体由电子、阳离子和自由基（Radical）粒子组成。在等离子体上施加的能量使中性状态下的源气体Zui外层电子发生剥离，从而将这些电子转化为阳离子。此外，还可以通过施加能量来剥离分子中不完美的原子，形成电中性的自由基。干法刻蚀利用构成等离子体的阳离子和自由基，其中阳离子具有各向异性（适用于某一方向上的刻蚀），自由基具有各向同性（适用于所有方向上的刻蚀）。自由基的数量要远远超过阳离子的数量。在这种情况下，干法刻蚀本应该像湿法刻蚀一样具有各向同性。然而，正是干法刻蚀的各向异性刻蚀使超小型化电路成为可能。这是什么原因呢？另外，阳离子和自由基的刻蚀速度非常慢，那么面对这一缺点，我们又该如何将等离子体刻蚀方法应用到批量生产上呢？