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干法刻蚀为什么成为主流技术,为什么湿法刻蚀依旧存在?

一、刻蚀是什么?

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。

二、什么是干法刻蚀?

干法刻蚀,就是没有液体的参与,利用等离子体或反应气体来刻蚀晶圆表面固体材料表面的刻蚀技术。在绝大多数芯片产品中都有干法刻蚀的身影,比如DRAM和Flash存储器等就必须用干法刻蚀的刻蚀方法,而不能用湿法刻蚀的方法。

三、什么是湿法刻蚀?

湿法刻蚀,需要溶液的参与,利用液态化学溶液来刻蚀晶圆表面固体材料表面的技术。但是湿法刻蚀并不是对所有的芯片产品通用的,一般在晶圆级封装,mems,光电子器件,光伏等方面用途十分广泛。

四、干法刻蚀为什么成为主流技术?

在20世纪60年代后期,湿法刻蚀曾经是低成本集成电路制造的关键技术。半导体工艺制程及芯片性能的不断迭代不断提升,随着制程进入六次微米级,基于化学反应的湿法刻蚀,已经跟不上芯片的精度要求了,逻辑电路自然不用说,关键层需要纳米级的精密刻蚀,即便像DRAM之类相对粗糙的存储芯片,要刻出里面又窄又深的电容沟槽,也需要方向感极强的雕刻方法,这就是干法刻蚀。湿法用的是液体,干法用的是气体。

湿法刻蚀由于精度较差,只适用于很粗糙的制程,但它还是有优点的,比如价格便宜,适合批量处理,酸槽里可以一次浸泡25张硅片,所以有些高校和实验室,还在用湿法做器件,芯片厂里也会用湿法刻蚀来显露表面缺陷(defect),腐蚀背面多晶硅。

干法刻蚀因为它的方向性好,气体配比和射频电源,也能实现更精密的调控,在主流的芯片制程中,超过90%的芯片刻蚀都是干法。

五、为什么湿法刻蚀依旧存在?

湿法刻蚀,对于12寸的逻辑,存储等线宽极小的晶圆厂来说,几乎已经销声匿迹了,但是在功率器件,光电器件,mems传感器领域依旧应用广泛。湿法刻蚀由于成本低、操作简单和一些特殊应用,所以它依旧普遍。

1,成本问题。干法刻蚀机台实在太昂贵了,电力、气体和维护成本都很高;而湿法刻蚀一般是简单的化学溶液槽,再加上超声波,加热系统等,一台浸泡式湿法刻蚀机就做好了,而且化学刻蚀液的成本低廉。

2,操作简单。湿法刻蚀技术相对简单,易于操作和维护,刻蚀速率快,便于批量化生产。

3,针对特殊应用。有些产品中某些材料并不适合干法刻蚀,必须用湿法刻蚀,比如Cu。

六、PFA产品在刻蚀设备中有哪些作用?

PFA产品在半导体刻蚀设备中发挥着至关重要的作用,主要体现在以下几个方面:

1.高纯度化学品输送

在半导体刻蚀过程中,需要使用各种腐蚀性化学品,如强酸、强碱、有机溶剂等。PFA产品(如管、接头、阀门)由于其出色的耐化学腐蚀性,能够确保这些化学品在输送过程中不会与管道材料发生反应,从而保持化学品的高纯度和稳定性。

2.气体传输

半导体工艺中常需输送高纯度的气体,如氧气、氮气、氢气等。三氟莱PFA产品(如管、接头、阀门)因其优异的惰性表面和低粒子释放性,使其非常适合用于高纯度气体的传输,以防止任何可能的污染,确保刻蚀过程的精确性和可靠性。

3.制作各种工具和容器

PFA产品可以制成各种工具和容器,如PFA花篮、PFA浸泡桶、PFA烧杯等,以确保蚀刻溶液和清洗溶液的高纯度,从而保证高生产效率。此外,PFA制成的容器可在一定程度上防止浆料中的杂质与晶圆接触,减少产品缺陷。

三氟莱,高纯氟塑料制品生产厂家,半导体工厂高纯PFA管供应商。

本文由三氟莱PFA管小姐姐原创,欢迎关注,带你一起长知识!

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