刻蚀,英文为Etch,它是半导体
制造工艺,微电子IC制造工艺以及微纳制造工艺中的一种相当重要的步骤。是与
光刻相联系的图形化(pattern)处理的一种主要工艺。所谓刻蚀,实际上狭义理解就是光刻腐蚀,先通过光刻将
光刻胶进行光刻曝光处理,然后通过其它方式实现腐蚀处理掉所需除去的部分。刻蚀是用化学或
物理方法有选择地从硅片表面去除不需要的材料的过程,其基本目标是在涂胶的硅片上正确地复制掩模图形。随着微制造工艺的发展,广义上来讲,刻蚀成了通过溶液、反应离子或其它机械方式来剥离、去除材料的一种统称,成为
微加工制造的一种普适叫法。
刻蚀最简单最常用分类是:
干法刻蚀和
湿法刻蚀。显而易见,它们的区别就在于湿法使用溶剂或溶液来进行刻蚀。
湿法刻蚀是一个纯粹的
化学反应过程,是指利用
溶液与预刻蚀材料之间的
化学反应来去除未被掩蔽膜材料掩蔽的部分而达到刻蚀目的。其特点是:
干法刻蚀种类很多,包括光挥发、
气相腐蚀、
等离子体腐蚀等。按照被刻蚀的材料类型来划分,干法刻蚀主要分成三种:金属刻蚀、介质刻蚀和硅刻蚀。介质刻蚀是用于介质材料的刻蚀,如
二氧化硅。干法刻蚀优点是:
各向异性好,选择
比高,
可控性、灵活性、重复性好,细线条操作安全,易实现自动化,无化学废液,
处理过程未引入污染,
洁净度高。缺点是:成本高,设备复杂。
干法刻蚀主要形式有纯
化学过程(如屏蔽式,下游式,桶式),纯
物理过程(如
离子铣),
物理化学过程,常用的有
反应离子刻蚀RIE,
离子束辅助
自由基刻蚀
ICP等。
干法刻蚀方式很多,一般有:溅射与离子束铣蚀,
等离子刻蚀(Plasma Etching),高压等离子刻蚀,
高密度等离子体(HDP)刻蚀,反应离子刻蚀(RIE)。另外,化学机械抛光CMP,
剥离技术等等也可看成是广义刻蚀的一些技术。
有图形的
光刻胶层在刻蚀中不受到腐蚀源显著的侵蚀,这层掩蔽膜用来在刻蚀中保护硅片上的
特殊区域而选择性地刻蚀掉未被光刻胶
保护地区域,如图1所示。