刻蚀

蚀刻用于微加工，以在制造过程中从晶片表面化学去除层。 蚀刻是一个极其重要的工艺模块，每个晶圆在完成之前都经过许多蚀刻步骤。

对于许多蚀刻步骤，部分晶片通过抗蚀刻的掩蔽材料保护免受蚀刻剂影响。 在一些情况下，掩蔽材料是已经使用光刻法图案化的光致抗蚀剂。 其他情况需要更耐用的掩模，例如氮化硅。

• 溶于水的 KOH 颗粒（自热）
• 蚀刻速率{110} > {100} >> {111}
  • KOH 对 {111} 平面的蚀刻方向较慢
  • 您不能将这种 KOH 光刻胶用作蚀刻掩模，因为氧化物的侵蚀速度太慢，因此这种抗蚀剂将无法存活
• 光刻胶可以用作蚀刻掩模，xxx的蚀刻光刻胶是氮化物
• 例如，KOH 中 Si 的蚀刻速率取决于晶面
• 在低温下你有高选择性（蚀刻速率较慢），在高温下你的选择性会下降（较高蚀刻速率）

通过升高温度，蚀刻速率增加，但选择性降低。 蚀刻速率和蚀刻选择性之间存在折衷。

如果蚀刻旨在在材料中形成空腔，则可以使用蚀刻时间和已知的蚀刻速率大致控制空腔的深度。 但更常见的是，蚀刻必须完全去除多层结构的顶层，而不会损坏底层或掩模层。 蚀刻系统执行此操作的能力取决于两种材料的蚀刻速率比率（选择性）。

一些蚀刻会削弱掩模层并形成具有倾斜侧壁的空腔。 底切的距离称为偏差。 具有大偏差的蚀刻剂称为各向同性，因为它们在所有方向上均等地侵蚀基板。 现代工艺非常喜欢各向异性蚀刻，因为它们会产生清晰、控制良好的特征。

蚀刻剂的两种基本类型是液相（湿）和等离子相（干）。 这些中的每一个都存在于几个变体中。

最初的蚀刻工艺使用液相（湿）蚀刻剂。 该工艺现在已基本过时，但直到 1980 年代后期才被干式等离子蚀刻取代。： 147 可以将晶圆浸入蚀刻剂浴中，必须搅动蚀刻剂以实现良好的工艺控制。 例如，缓冲氢氟酸 (BHF) 通常用于在硅衬底上蚀刻二氧化硅。

可以使用不同的专用蚀刻剂来表征蚀刻的表面。

湿蚀刻剂通常是各向同性的，这会导致蚀刻厚膜时产生较大的偏差。 它们还需要处理大量有毒废物。 由于这些原因，它们很少用于最先进的工艺中。 然而，用于光刻胶的照相显影剂类似于湿蚀刻。

作为浸入的替代方法，单晶圆机使用伯努利原理，使用气体（通常为纯氮气）缓冲和保护晶圆的一侧，同时将蚀刻剂应用于另一侧。 它可以在正面或背面完成。 在机器中时，蚀刻化学物质分配在顶面，而底面不受影响。 这种蚀刻方法在后端处理 (BEOL) 之前特别有效，后端处理后的晶圆通常在晶圆背面研磨后非常薄，并且对热应力或机械应力非常敏感。 蚀刻甚至几微米的薄层将去除背磨过程中产生的微裂纹，从而使晶圆具有显着增加的强度和柔韧性而不会破裂。

一些湿蚀刻剂以非常不同的速率蚀刻晶体材料，这取决于暴露的晶面。 在单晶材料（例如硅晶片）中，这种效应可以允许非常高的各向异性，术语晶体蚀刻与沿晶面的各向异性蚀刻同义。

然而，对于一些非晶体材料，如玻璃，有非常规的方法可以以各向异性的方式进行蚀刻。 作者采用包含蚀刻非蚀刻溶液的多流层流来制造玻璃槽。 中心的蚀刻溶液两侧是非蚀刻溶液，接触蚀刻溶液的区域受周围非蚀刻溶液的限制。 因此，蚀刻的方向主要垂直于玻璃表面。 扫描电子显微镜 (SEM) 图像证明了纵横比（宽度/高度 = 0.5）的传统理论极限的突破，并贡献了两倍的改进（宽度/高度 = 1）。