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晶圓等離子刻蝕原理

文章出處：等離子清洗機廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發(fā)表時間：2024-03-18

由于SiC的硬度高，它廣泛的用作金屬、金屬化合物和半導(dǎo)體晶片的研磨、拋光磨料，然而正是這個特性使它很難被酸或堿腐蝕。現(xiàn)階段SiC刻蝕主流的方式有高溫電化學(xué)腐蝕、激光加工刻蝕或等離子刻蝕。高溫電化學(xué)腐蝕一般對掩模的要求更高，腐蝕的條件較為復(fù)雜且腐蝕深度不好控制；激光加工刻蝕的方式雖然刻蝕深度可以控制，但是其缺點就是刻蝕的均一性與表面會比較粗糙；等離子體刻蝕方式發(fā)展較為成熟且刻蝕速率與刻蝕均一性可控。

晶圓等離子刻蝕原理：

等離子刻蝕的基本原理是利用所需的等離子體對晶圓表面進行物理轟擊并且同時發(fā)生產(chǎn)生易于揮發(fā)的化學(xué)反應(yīng)，從而實現(xiàn)對晶圓的刻蝕過程。從這個角度看，加工SiC用等離子體刻蝕技術(shù)是最符合要求的。等離子體刻蝕有兩種作用機理，一種是濺射，另一種是化學(xué)反應(yīng)，濺射的過程就是通過將正離子加速并穿過正電荷區(qū)域，使其以高動能撞擊基底材料，從而實現(xiàn)刻蝕的過程，刻蝕結(jié)果表現(xiàn)為各向異性；此外，當氣相中的活性中性粒子被材料表面吸收并反應(yīng)時，也會導(dǎo)致刻蝕，這就是化學(xué)反應(yīng)刻蝕。在等離子體容器中刻蝕SiC，需要使用能夠與SiC發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)，并且反應(yīng)產(chǎn)物必須具有揮發(fā)性，以便在反應(yīng)的溫度和壓力條件下能夠從表面揮發(fā)掉，避免殘留物質(zhì)的存在。

在SiC的干法刻蝕中，通常用氟化物作為主刻蝕氣體（NF3和SF6），主要發(fā)生的反應(yīng)是F與Si原子發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生易于揮發(fā)的SiF4，刻蝕氣體雖然NF3刻蝕速率更快，但是其成本太高且安全性較差。同時再添加其它氣體來控制或加強刻蝕（O2，Ar，H2，N2）。
CF 4 +O2 +Si---Si F4 +CO2

等離子刻蝕是半導(dǎo)體制造中必不可少的角色，刻蝕是為了保證掩膜圖形能夠正確復(fù)制到晶圓上，等離子刻蝕能夠快速可靠地對晶圓材料進行加工,同時具有選擇性和各向異性,形成光滑、干凈的表面,并且對晶圓襯底的損傷降低到最低程度和制作高的深寬比結(jié)構(gòu),因此等離子刻蝕成為加工晶圓材料的最佳選擇。