Tuesday, June 29, 2010

什麼是蝕刻(Etching)?

在IC晶片裝配時,四項需要蝕刻的材料是單晶矽、多晶矽、介電質(矽氧化物與氮化物)和金屬(Ti、AL·Cu和Ti)。
主要的蝕刻製程是矽蝕刻、多晶矽蝕刻、介電質蝕刻和金屬蝕刻。
●溼式蝕刻利用化學溶液溶解必須蝕刻的材料。溼式蝕刻有高的選擇性、高的蝕刻速率和低的設備成本。受到等向性蝕刻輪廓的限制,溼式子蝕刻無法應用在圖形尺寸小於3微米的圖案化蝕刻上。較先進的半導體廠中仍普遍使用溼式蝕刻來剝除薄膜和檢視介電質薄膜的品質。
●乾式蝕刻利用化學氣體,經由物理蝕刻、化學蝕刻或兩者蝕刻的組合方式來將基片表面的材料移除。在電漿蝕刻製程中,蝕刻劑注入反應室內並於電漿中分解。自由基會擴散到介面層並且被表面所吸收。在離子轟擊的幫助下,它們會和表面的原子或分子產生反應。其所產生的揮發性反應生成物會從表面釋出,擴散穿過邊界層,並且經由反應室的對流作用而被抽出。
http://www.atlaspost.com/landmark-131437.htm#ixzz0sHV13bDg


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蝕刻技術(Etching Technology)

蝕刻是將材料使用化學反應或物理撞擊作用而移除的技術。

蝕刻技術可以分為『濕蝕刻』(wet etching)及『乾蝕刻』(dry etching)兩類。在濕蝕刻中是使用化學溶液,經由化學反應以達到蝕刻的目的,而乾蝕刻通常是一種電漿蝕刻(plasma etching),電漿蝕刻中的蝕刻的作用,可能是電漿中離子撞擊晶片表面物理作用,或者可能是電漿中活性自由基(Radical)與晶片表面原子間化學反應,甚至也可能是這兩者的複合作用。在航空、機械、化學工業中,蝕刻技術廣泛地被使用於減輕重量(Weight Reduction)儀器鑲板,名牌及傳統加工法難以加工之薄形工件等之加工。在半導體製程上,蝕刻更是不可或缺的技術。

濕蝕刻(Wet etching)
濕蝕刻是將晶片浸沒於適當的化學溶液中,或將化學溶淬噴灑至晶片上,經由溶液與被蝕刻物間的化學反應,來移除薄膜表面的原子,以達到蝕刻的目的。濕蝕刻三步驟為擴散→反應→擴散出。

濕蝕刻進行時,溶液中的反應物首先經由擴散通過停滯的邊界層(boundary layer),方能到達晶片的表面,並且發生化學反應與產生各種生成物。蝕刻的化學反應的生成物為相或相的生成物,這些生成物再藉由擴散通過邊界層,而溶入主溶液中。

就濕蝕刻作用而言,對一種特定被蝕刻材料,通常可以找到一種可快速有效蝕刻,而且不致蝕刻其它材料的『蝕刻劑』(etchant),因此,通常濕蝕刻對不同材料會具有相當高的『選擇性』(selectivity)。然而,除了結晶方向可能影響蝕刻速率外,由於化學反應並不會對特定方向有任何的偏好,因此濕蝕刻本質上乃是一種『等向性蝕刻』(isotropic etching)。等向性蝕刻意味著,濕蝕刻不但會在縱向進行蝕刻,而且也會有橫向的蝕刻效果。橫向蝕刻會導致所謂『底切』(undercut)的現象發生,使得圖形無法精確轉移至晶片。


乾蝕刻(Dry Etching)

乾蝕刻通常是一種電漿蝕刻(Plasma Etching),由於蝕刻作用的不同,電漿中離子的物理性轟擊(Physical Bomboard),活性自由基(Active Radical)與元件(晶片)表面原子內的化學反應(Chemical Reaction),或是兩者的複合作用,可分為三大類:
一、 物理性蝕刻:(1) 濺擊蝕刻(Sputter Etching) (2) 離子束蝕刻(Ion Beam Etching)
二、 化學性蝕刻:電漿蝕刻(Plasma Etching)
三、 物理、化學複合蝕刻:反應性離子蝕刻(Reactive Ion Etching 簡稱RIE)
乾蝕刻是一種非等向性蝕刻(Anisotropic Etching),具有很好的方向性(Directional Properties)但比濕蝕刻較差的選擇性(Selectivity)

在電漿蝕刻中,電漿是一種部分解離的氣體,氣體分子被解離成電子、離子,以及其它具有高化學活性的各種根種。乾蝕刻最大優點即是『非等向性蝕刻』(anisotropic etching)。然而,(自由基Radical)乾蝕刻的選擇性卻比濕蝕刻來得低,這是因為乾蝕刻的蝕刻機制基本上是一種物理交互作用;因此離子的撞擊不但可以移除被蝕刻的薄膜,也同時會移除光阻罩幕。
http://elearning.stut.edu.tw/m_facture/ch9.htm

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