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干法刻蚀与湿法刻蚀各有什么利弊？

2023-09-26

在半导体制造中，刻蚀工序是必不可少的环节。而刻蚀又可以分为干法刻蚀与湿法刻蚀，这两种技术各有优势，也各有一定的局限性，理解它们之间的差异是至关重要的。那么如何选择最佳的刻蚀方法呢？干法刻蚀与湿法刻蚀各有什么利弊？,干法刻蚀与湿法刻蚀各有什么利弊？ (https://ic.work/) 传感器 第1张
1 什么是干湿法刻蚀？
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。 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。
2 干湿法刻蚀各有什么特点？
首先，要明确一下什么是各向异性与各向同性。各向同性就是在同一平面上，每个方向上的刻蚀速率是一样的。就像平静的水面上投下一颗石子，激起的波纹在每个方向上扩散的距离是相同的。而各向异性则是表示在同一平面上，不同方向上的刻蚀速率不同。
干法刻蚀与湿法刻蚀各有什么利弊？ (https://ic.work/) 传感器 第2张
湿法刻蚀只有各向同性。当晶圆接触到刻蚀溶液后，溶液在向下刻蚀的同时，还会产生侧蚀。侧蚀就会产生一个问题，就是对设定的线宽造成影响，即刻蚀偏差过大，因此湿法刻蚀很难精确控制刻蚀的形貌，一般来说，在小于2um尺寸的刻蚀中，湿法刻蚀并不太适用。
干法刻蚀与湿法刻蚀各有什么利弊？ (https://ic.work/) 传感器 第3张
而干法刻蚀对于形貌的控制更精确，刻蚀的方法更灵活。干法刻蚀既可以实现各向同性，又能实现各向异性的刻蚀功能。在各向异性中，可以刻锥型（角度<90度），刻垂直形貌（角度≈90度）等。
总结起来即：
1.1 干法刻蚀（以RIE为例）
优点： 方向性：可以实现高方向性，从而获得垂直的侧壁和高纵深比。 选择性：可以通过选择特定的刻蚀气体和参数优化刻蚀选择性。 高分辨率：适用于细微的特征尺寸和深腔室刻蚀。
干法刻蚀与湿法刻蚀各有什么利弊？ (https://ic.work/) 传感器 第4张
1.2 湿法刻蚀
优点： 简单和成本效益：刻蚀液，刻蚀设备都比比干法刻蚀更为经济。 均匀性：在整个晶圆上提供均匀的刻蚀。 不需要复杂的设备：通常只需要一个浸泡槽或旋涂设备。
3 选干法还是选湿法？
首先，根据芯片产品的制程要求，如果只有干法刻蚀能胜任刻蚀任务，选干法；如果干湿法刻蚀都能胜任的，一般选湿法，因为湿法较经济；如果想精确控制线宽或刻垂直/锥形角度，则选干法。
干法刻蚀与湿法刻蚀各有什么利弊？ (https://ic.work/) 传感器 第5张
当然还有一些特殊的结构是必须要用湿法刻蚀的。比如MEMS中刻硅的倒金字塔结构，则只能用湿法刻蚀来完成。

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