濕式蝕刻(kè)加工
最早(zǎo)的蝕刻加工技術是使用特定的溶液與薄膜間所進行的化學反應來去除(chú)薄膜未被光(guāng)阻(zǔ)覆蓋的部分,從而達到蝕刻加工的目的,這種蝕刻方式也就(jiù)是常說的濕式蝕刻。因為濕式蝕刻是通過化學反應來進行薄膜的去除,而化(huà)學反應本身沒有方向(xiàng)性,因此(cǐ)濕式蝕刻過程為等向性,一般而言此方式不足以定(dìng)義3微米以下(xià)的線寬,但對(duì)於3微米以上(shàng)的(de)線寬定義濕式蝕刻仍然為一可選擇采用的(de)技(jì)術。
濕(shī)式蝕刻之所以(yǐ)在微電子製作過程中被(bèi)廣泛的采用乃由於其具有低成(chéng)本(běn)、高可靠性、高產能及優越的蝕刻選擇比等優點。但相對於幹式蝕刻(kè),除了無法定義較細的線(xiàn)寬外,濕式蝕刻仍有以(yǐ)下的缺點:1)需花費較高成本的反應溶液及去(qù)離子水;2)化學藥(yào)品處理時人(rén)員所遭遇的安全(quán)問題;3)光阻附著性問題(tí);4)氣泡形成及化學蝕刻液無法完全與晶圓表麵接觸所造成的不完(wán)全及不均勻的蝕刻;5)廢氣及潛在的爆炸性。
濕式蝕刻過程可分為三個步驟:1)化學蝕刻液擴(kuò)散至待蝕刻材(cái)料(liào)之表麵;2)蝕刻液與待蝕刻材(cái)料發生化學反應;3)反應後(hòu)之產物從蝕(shí)刻材料(liào)之(zhī)表麵(miàn)擴散至溶液中,並隨溶液排(pái)出(3)。三個步驟中進行最慢者為速率控製步驟,也就是說(shuō)該步驟的反應速率即為整個反應之速率。
大部份的(de)蝕刻過程包(bāo)含了一個或(huò)多個化學反(fǎn)應步驟,各種形態(tài)的反應(yīng)都有可能(néng)發生,但常(cháng)遇(yù)到的(de)反應是(shì)將待蝕刻層表麵先予以氧化,再將此氧化層溶解,並隨溶液排出,如此(cǐ)反複進行(háng)以(yǐ)達到蝕刻的效(xiào)果。如蝕刻矽、鋁時即是使用此種化學反應(yīng)方(fāng)式。

濕式(shì)蝕刻的速(sù)率通常可藉由改變溶(róng)液濃度及溫度予(yǔ)以控(kòng)製。溶液濃度可改變反應物質到(dào)達及離開待(dài)蝕刻物表麵的速率,一般(bān)說(shuō)來,當溶液濃度增加時,蝕刻速率將會提高。而提高溶液溫度可加速化學反應速率(lǜ),進而加速蝕刻速率。
除了溶液的選(xuǎn)用外,選擇適合的屏蔽(bì)物質亦是十分(fèn)重要的,它必須與待蝕刻材(cái)料表麵有很好的附著性、並能承受蝕刻溶液的侵蝕且穩定而不變(biàn)質。而光阻通常是一個很好的屏蔽材料(liào),而且由於其圖案轉印步驟簡單,因此常被使用。但使用光阻作為屏蔽材料時也(yě)會發生邊緣剝離或龜裂(liè)的情形。邊緣剝離乃由於(yú)蝕刻溶液的侵蝕,造成光阻與基材間的黏著(zhe)性變差所致。解(jiě)決的方法則可(kě)使(shǐ)用黏著促進劑來增(zēng)加光阻與基材間的黏著性(xìng),如(rú)Hexamethyl-disilazane(HMDS)。龜裂則是因為光阻與基材間的(de)應力差異太大,減緩龜裂的方法可利用較(jiào)具彈性的屏(píng)蔽材質來吸收兩者間的應力差。
蝕刻化學反應過(guò)程中所產生的氣泡常(cháng)會造成蝕(shí)刻的(de)不均勻性,氣泡留滯於(yú)基材(cái)上(shàng)阻止了蝕刻溶液與待蝕刻物表(biǎo)麵的(de)接觸,將使得蝕刻速率變慢或停滯,直到氣(qì)泡離開基材(cái)表麵。因此在這種情況下會在溶(róng)液中加入一些催化劑(jì)增進蝕刻溶液與待蝕刻物(wù)表麵的接觸,並在蝕刻過程中予於攪動以加速氣(qì)泡的脫離。
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