濕式蝕刻技術(shù)

最早的蝕刻技術(shù)是利用特定的溶液與薄膜間所進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)來(lái)去除薄膜未被光阻覆蓋的部分，而達(dá)到蝕刻的目的，這種蝕刻方式也就是所謂的濕式蝕刻。因?yàn)闈袷轿g刻是利用化學(xué)反應(yīng)來(lái)進(jìn)行薄膜的去除，而化學(xué)反應(yīng)本身不具方向性，因此濕式蝕刻過(guò)程為等向性，一般而言此方式不足以定義3微米以下的線寬，但對(duì)于3微米以上的線寬定義濕式蝕刻仍然為一可選擇采用的技術(shù)。
濕式蝕刻之所以在微電子制作過(guò)程中被廣泛的采用乃由于其具有低成本、高可靠性、高產(chǎn)能及優(yōu)越的蝕刻選擇比等優(yōu)點(diǎn)。但相對(duì)于干式蝕刻，除了無(wú)法定義較細(xì)的線寬外，濕式蝕刻仍有以下的缺點(diǎn)：1) 需花費(fèi)較高成本的反應(yīng)溶液及去離子水；2) 化學(xué)藥品處理時(shí)人員所遭遇的安全問(wèn)題；3) 光阻附著性問(wèn)題；4) 氣泡形成及化學(xué)蝕刻液無(wú)法完全與晶圓表面接觸所造成的不完全及不均勻的蝕刻；5) 廢氣及潛在的爆炸性。
濕式蝕刻過(guò)程可分為三個(gè)步驟：1) 化學(xué)蝕刻液擴(kuò)散至待蝕刻材料之表面；2) 蝕刻液與待蝕刻材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)； 3) 反應(yīng)后之產(chǎn)物從蝕刻材料之表面擴(kuò)散至溶液中，并隨溶液排出(3)。三個(gè)步驟中進(jìn)行最慢者為速率控制步驟，也就是說(shuō)該步驟的反應(yīng)速率即為整個(gè)反應(yīng)之速率。
大部份的蝕刻過(guò)程包含了一個(gè)或多個(gè)化學(xué)反應(yīng)步驟，各種形態(tài)的反應(yīng)都有可能發(fā)生，但常遇到的反應(yīng)是將待蝕刻層表面先予以氧化，再將此氧化層溶解，并隨溶液排出，如此反復(fù)進(jìn)行以達(dá)到蝕刻的效果。如蝕刻硅、鋁時(shí)即是利用此種化學(xué)反應(yīng)方式。
濕式蝕刻的速率通常可藉由改變?nèi)芤簼舛燃皽囟扔枰钥刂啤Ｈ芤簼舛瓤筛淖兎磻?yīng)物質(zhì)到達(dá)及離開(kāi)待蝕刻物表面的速率，一般而言，當(dāng)溶液濃度增加時(shí)，蝕刻速率將會(huì)提高。而提高溶液溫度可加速化學(xué)反應(yīng)速率，進(jìn)而加速蝕刻速率。
濕式蝕刻除了溶液的選用外，選擇適用的屏蔽物質(zhì)亦是十分重要的，它必須與待蝕刻材料表面有很好的附著性、并能承受蝕刻溶液的侵蝕且穩(wěn)定而不變質(zhì)。而光阻通常是一個(gè)很好的屏蔽材料，且由于其圖案轉(zhuǎn)印步驟簡(jiǎn)單，因此常被使用。但使用光阻作為屏蔽材料時(shí)也會(huì)發(fā)生邊緣剝離或龜裂的情形。邊緣剝離乃由于蝕刻溶液的侵蝕，造成光阻與基材間的黏著性變差所致。解決的方法則可使用黏著促進(jìn)劑來(lái)增加光阻與基材間的黏著性，如Hexamethyl-disilazane (HMDS)。龜裂則是因?yàn)楣庾枧c基材間的應(yīng)力差異太大，減緩龜裂的方法可利用較具彈性的屏蔽材質(zhì)來(lái)吸收兩者間的應(yīng)力差。
蝕刻化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中所產(chǎn)生的氣泡常會(huì)造成蝕刻的不均勻性，氣泡留滯于基材上阻止了蝕刻溶液與待蝕刻物表面的接觸，將使得蝕刻速率變慢或停滯，直到氣泡離開(kāi)基材表面。因此在這種情況下會(huì)在溶液中加入一些催化劑增進(jìn)蝕刻溶液與待蝕刻物表面的接觸，并在蝕刻過(guò)程中予于攪動(dòng)以加速氣泡的脫離。

隗（yu)小姐：136 2020 3959

下一篇：什么叫酸性蝕刻上一篇：蝕刻過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題