相比刻蚀用单晶硅材料,芯片用单晶硅材料是芯片等终端产品的原材料,市场比较广阔,国产替代的需求也十分旺盛。SEMI的统计显示,2018年全球半导体制造材料市场规模为322.38亿美元,其中硅材料的市场规模达到121.24亿美元,占比高达37.61%。刻蚀用单晶硅材料和芯片用单晶硅材料在制造环节上有诸多相似之处:积累的固液共存界面控制技术、热场尺寸优化工艺、多晶硅投料优化等工艺技术已经达到国际先进水平,为进入新赛道提供了产业技术和经验的支撑。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。材料刻蚀技术可以用于制造微型结构,如微通道、微透镜和微机械系统等。北京反应离子束刻蚀

材料刻蚀是一种重要的微纳加工技术,广泛应用于半导体、光电子、生物医学等领域。刻蚀工艺参数的选择对于刻蚀质量和效率具有重要影响,下面是一些常见的刻蚀工艺参数:1.刻蚀气体:刻蚀气体的选择取决于材料的性质和刻蚀目的。例如,氧气可以用于氧化硅等材料的湿法刻蚀,而氟化氢可以用于硅等材料的干法刻蚀。2.刻蚀时间:刻蚀时间是控制刻蚀深度的重要参数。刻蚀时间过长会导致表面粗糙度增加,而刻蚀时间过短则无法达到所需的刻蚀深度。3.刻蚀功率:刻蚀功率是控制刻蚀速率的参数。刻蚀功率过高会导致材料表面受损,而刻蚀功率过低则无法满足所需的刻蚀速率。4.温度:温度对于刻蚀过程中的化学反应和物理过程都有影响。通常情况下,提高温度可以增加刻蚀速率,但过高的温度会导致材料烧蚀。5.压力:压力对于刻蚀气体的输送和扩散有影响。通常情况下,增加压力可以提高刻蚀速率,但过高的压力会导致刻蚀不均匀。6.气体流量:气体流量对于刻蚀气体的输送和扩散有影响。通常情况下,增加气体流量可以提高刻蚀速率,但过高的气体流量会导致刻蚀不均匀。广州南沙刻蚀硅材料刻蚀技术可以通过控制刻蚀条件来实现对材料表面形貌的调控,可以制造出不同形状的器件。

选择比指的是在同一刻蚀条件下一种材料与另一种材料相比刻蚀速率快多少,它定义为被刻蚀材料的刻蚀速率与另一种材料的刻蚀速率的比。基本内容:高选择比意味着只刻除想要刻去的那一层材料。一个高选择比的刻蚀工艺不刻蚀下面一层材料(刻蚀到恰当的深度时停止)并且保护的光刻胶也未被刻蚀。图形几何尺寸的缩小要求减薄光刻胶厚度。高选择比在较先进的工艺中为了确保关键尺寸和剖面控制是必需的。特别是关键尺寸越小,选择比要求越高。刻蚀较简单较常用分类是:干法刻蚀和湿法刻蚀。
等离子刻蚀是将电磁能量施加到含有化学反应成分(如氟或氯)的气体中实现。等离子会释放带正电的离子来撞击晶圆以去除(刻蚀)材料,并和活性自由基产生化学反应,与刻蚀的材料反应形成挥发性或非挥发性的残留物。离子电荷会以垂直方向射入晶圆表面。这样会形成近乎垂直的刻蚀形貌,这种形貌是现今密集封装芯片设计中制作细微特征所必需的。一般而言,高蚀速率(在一定时间内去除的材料量)都会受到欢迎。反应离子刻蚀(RIE)的目标是在物理刻蚀和化学刻蚀之间达到较佳平衡,使物理撞击(刻蚀率)强度足以去除必要的材料,同时适当的化学反应能形成易于排出的挥发性残留物或在剩余物上形成保护性沉积。采用磁场增强的RIE工艺,通过增加离子密度而不增加离子能量(可能会损失晶圆)的方式,改进了处理过程。刻蚀技术可以使用化学或物理方法,包括湿法刻蚀、干法刻蚀和等离子体刻蚀等。

干法刻蚀也可以根据被刻蚀的材料类型来分类。按材料来分,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。接触孔和通孔结构的制作需要刻蚀介质,从而在ILD中刻蚀出窗口,而具有高深宽比(窗口的深与宽的比值)的窗口刻蚀具有一定的挑战性。硅刻蚀(包括多晶硅)应用于需要去除硅的场合,如刻蚀多晶硅晶体管栅和硅槽电容。金属刻蚀主要是在金属层上去掉铝合金复合层,制作出互连线。广东省科学院半导体研究所。刻蚀技术可以实现微纳加工中的多层结构制备,如光子晶体、微透镜等。激光刻蚀工艺
刻蚀技术可以实现不同深度的刻蚀,从几纳米到数百微米不等。北京反应离子束刻蚀
ArF浸没式两次曝光技术已被业界认为是32nm节点较具竞争力的技术;在更低的22nm节点甚至16nm节点技术中,浸没式光刻技术一般也具有相当大的优势。浸没式光刻技术所面临的挑战主要有:如何解决曝光中产生的气泡和污染等缺陷的问题;研发和水具有良好的兼容性且折射率大于1.8的光刻胶的问题;研发折射率较大的光学镜头材料和浸没液体材料;以及有效数值孔径NA值的拓展等问题。针对这些难题挑战,国内外学者以及公司已经做了相关研究并提出相应的对策。浸没式光刻机将朝着更高数值孔径发展,以满足更小光刻线宽的要求。北京反应离子束刻蚀