第4章蚀刻制程.ppt

第 4 章 蝕刻製程 班級：科管三乙 組員：林宗 王丹 吳清 孟暐 蔡銘 工作分配 4.2.1~4.2.6 王丹祈 4.2.7~4.2.11 蔡銘鐘 4.3 林宗憲 PowerPoint製作 孟暐達 報告修改及上台報告 吳清三 4.2.1 蝕刻 定義:藉由預先定義好的圖形把不要的區域去除，保留要留下的區域，將圖形轉移到所選定的基礎上其過程稱之為蝕刻。 蝕刻的過程就是圖形轉移的過程，這個過程基本上包含幾個步驟，最終是將顯影後的光阻圖形轉移到底層的薄膜。蝕刻方法可以是物理性(離子撞擊)，也可以是化學性(與薄膜發生化學反應)，也可以是兩者的混合方式。 4.2.2 濕式蝕刻 定義:利用液態化學品與選定材料在化學槽中發生反應的機制，將未受保護區域的材料從表面上移除的過程。 所謂蝕刻必須是能將未受保護區域的材料從表面移除，才能稱為蝕刻。 因此在化學品選擇上有所限制(1)必須能與選定材料形成持續性的化學反應(2)對於光阻有相對較低的反應速率(3)化學反應所形成的產物，必須是可溶於原化學品中，如此才不會形成蝕刻的缺陷。 濕蝕刻是將晶片浸沒於適當的化學溶液中，或將化學溶淬噴灑至晶片上，經由溶液與被蝕刻物間的化學反應，來移除薄膜表面的原子，以達到蝕刻的目的。濕蝕刻三步驟為擴散→反應→擴散出。如右圖所示。 濕蝕刻在航空、化學、機械工業中就是化學加工(Chemical Machining 簡稱CHM)，也可稱為化學蝕刻(Chemical Etching)。 4.2.3 乾式蝕刻 定義:利用氣體在外加的交流電場中所形成的電漿與選定材料在真空室內發生反應的機制，將未受保護區域的材料從表面上移除的過程。 在真空中使用特定或混合之氣體並以高能量激發產生電漿以物理反應或化學反應蝕刻表面物質。其為非等項性蝕刻，能將欲蝕刻之圖形作較高的相似度。(類似光投影的單一方向性)吃出想要的圖形。乾式蝕刻則以鈍態或反應性氣體來進行蝕刻，其間夾雜化學反應與物理方式的離子撞擊效果。 乾蝕刻通常是一種電漿蝕刻(Plasma Etching)，由於蝕刻作用的不同，電漿中離子的物理性轟擊(Physical Bomboard)，活性自由基(Active Radical)與元件(晶片)表面原子內的化學反應(Chemical Reaction)，或是兩者的複合作用，可分為三大類：一、 物理性蝕刻：(1) 濺擊蝕刻(Sputter Etching) (2) 離子束蝕刻(Ion Beam Etching)二、 化學性蝕刻：電漿蝕刻(Plasma Etching)三、 物理、化學複合蝕刻：反應性離子蝕刻(Reactive Ion Etching 簡稱RIE) 兩種技術比較 濕蝕刻作用而言，對一種特定被蝕刻材料，通常可以找到一種可快速有效蝕刻，而且不致蝕刻其它材料的『蝕刻劑』(etchant)，因此，濕蝕刻對不同材料會具有相當高的『選擇性』(selectivity)。除了結晶方向可能影響蝕刻速率外，由於化學反應並不會對特定方向有任何的偏好，因此濕蝕刻本質上乃是一種『等向性蝕刻』(isotropic etching)。這意味著濕蝕刻不但會在縱向進行蝕刻，而且也會有橫向的蝕刻效果。橫向蝕刻會導致所謂『底切』(undercut)的現象發生，使得圖形無法精確轉移至晶片，如圖3.a所示。 在電漿蝕刻中，電漿是一種部分解離的氣體，氣體分子被解離成電子、離子，以及其它具有高化學活性的各種根種。乾蝕刻最大優點即是『非等向性蝕刻』(anisotropic etching)如圖3.c所示。然而，(自由基Radical)乾蝕刻的選擇性卻比濕蝕刻來得低，這是因為乾蝕刻的蝕刻機制基本上是一種物理交互作用；因此離子的撞擊不但可以移除被蝕刻的薄膜，也同時會移除光阻罩幕。 濕蝕刻與乾蝕刻的比較圖，圖中(a).蝕刻前、(b).濕蝕刻、(c).乾蝕刻的剖面圖。 4.2.4等向性 / 非等向性蝕刻 蝕刻等向性:表示與反應物所接觸的每一方向的蝕刻速率都是一樣的。 非等向性蝕刻: 特定方向的蝕刻速率會比較大(小) 4.2.5 電漿 定義:氣體分子，在外在能量的介入下，產生電離現象。在巨觀下，電漿具有 相同數目的正電子與負電子。 薄膜製造技術中，不論是物理氣相沉積(PVD)或著是化學氣相沉積(CVD)都需要使用到電漿(Plasma)來促進或加強鍍覆效率，半導體的蝕刻技術也應用到電漿，而鍵結較強的反應性離子分子需要使用高密度、高能量的電漿以促進反應。