广州氮化镓材料刻蚀工艺

“刻蚀”指的是用化学和物理方法有选择地从硅片表面去除不需要的材料，是晶圆制造中不可或缺的关键步骤。刻蚀技术按工艺可以分为湿法刻蚀与干法刻蚀，其中干法刻蚀是目前8英寸、12英寸先进制程中的主要刻蚀手段，干法刻蚀又多以“等离子体刻蚀”为主导。在刻蚀环节中，硅电极产生高电压，令刻蚀气体形成电离状态，其与芯片同时处于刻蚀设备的同一腔体中，并随着刻蚀进程而逐步被消耗，因此刻蚀电极也需要达到与晶圆一样的半导体级的纯度（11个9）。干法刻蚀可以根据被刻蚀的材料类型来分类。广州氮化镓材料刻蚀工艺

理想情况下，晶圆所有点的刻蚀速率都一致（均匀）。晶圆不同点刻蚀速率不同的情况称为非均匀性（或者称为微负载），通常以百分比表示。减少非均匀性和微负载是刻蚀的重要目标。应用材料公司一直以来不断开发具有成本效益的创新解决方案，来应对不断变化的蚀刻难题。这些难题可能源自于器件尺寸的不断缩小；所用材料的变化（例如高k薄膜或多孔较低k介电薄膜）；器件架构多样化（例如FinFET和三维NAND晶体管）；以及新的封装方式（例如硅穿孔（TSV）技术）。干法刻蚀优点是：细线条操作安全，易实现自动化，无化学废液，处理过程未引入污染，洁净度高。广州氮化镓材料刻蚀工艺物理和化学综合作用机理中，离子轰击的物理过程可以通过溅射去除表面材料，具有比较强的方向性。

刻蚀工艺：把未被抗蚀剂掩蔽的薄膜层除去，从而在薄膜上得到与抗蚀剂膜上完全相同图形的工艺。在集成电路制造过程中，经过掩模套准、曝光和显影，在抗蚀剂膜上复印出所需的图形，或者用电子束直接描绘在抗蚀剂膜上产生图形，然后把此图形精确地转移到抗蚀剂下面的介质薄膜（如氧化硅、氮化硅、多晶硅）或金属薄膜（如铝及其合金）上去，制造出所需的薄层图案。刻蚀就是用化学的、物理的或同时使用化学和物理的方法，有选择地把没有被抗蚀剂掩蔽的那一部分薄膜层除去，从而在薄膜上得到和抗蚀剂膜上完全一致的图形。刻蚀技术主要分为干法刻蚀与湿法刻蚀。干法刻蚀主要利用反应气体与等离子体进行刻蚀；湿法刻蚀主要利用化学试剂与被刻蚀材料发生化学反应进行刻蚀。在工艺中可能会对一个薄膜层或多个薄膜层执行特定的刻蚀步骤。

光刻胶又称光致抗蚀剂，是一种对光敏感的混合液体。其组成部分包括：光引发剂（包括光增感剂、光致产酸剂）、光刻胶树脂、单体、溶剂和其他助剂。光刻胶可以通过光化学反应，经曝光、显影等光刻工序将所需要的微细图形从光罩（掩模版）转移到待加工基片上。依据使用场景，这里的待加工基片可以是集成电路材料，显示面板材料或者印刷电路板。据第三方机构智研咨询统计，2019年全球光刻胶市场规模预计近90亿美元，自2010年至今CAGR约5.4%。预计该市场未来3年仍将以年均5%的速度增长，至2022年全球光刻胶市场规模将超过100亿美元。可以把光刻技术扩展到32nm以下技术节点。干刻蚀基本上包括离子轰击与化学反应两部份刻蚀机制。

等离子刻蚀是将电磁能量（通常为射频（RF））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。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。广州氮化镓材料刻蚀工艺

综合型干刻蚀法综合离子溅射与表面反应的优点，使刻蚀具有较好的选择比和线宽控制。广州氮化镓材料刻蚀工艺

温度越高刻蚀效率就越高，但是温度过高工艺方面波动较大，只要通过设备自带温控器和点检确认。刻蚀流片的速度与刻蚀速率密切相关喷淋流量的大小决定了基板表面药液置换速度的快慢，流量控制可保证基板表面药液浓度均匀。过刻量即测蚀量，适当增加测试量可有效控制刻蚀中的点状不良作业数量管控：每天对生产数量及时记录，达到规定作业片数及时更换。作业时间管控：由于药液的挥发，所以如果在规定更换时间未达到相应的生产片数药液也需更换。首片和抽检管控：作业时需先进行首片确认，且在作业过程中每批次进行抽检（时间间隔约25min）。1、大面积刻蚀不干净：刻蚀液浓度下降、刻蚀温度变化。2、刻蚀不均匀：喷淋流量异常、药液未及时冲洗干净等。3、过刻蚀：刻蚀速度异常、刻蚀温度异常等。广州氮化镓材料刻蚀工艺