一、干法刻蚀的起源
在半导体芯片的制造过程中,刻蚀技术主要分为两大类:干法刻蚀和湿法刻蚀。
湿法刻蚀是将刻蚀材料浸泡在腐蚀液内进行腐蚀的技术。干法刻蚀是利用气体化学反应或物理过程进行刻蚀的一种方式。
在芯片制造的早期阶段,器件结构较为粗糙,线宽间距也较大,湿法刻蚀还能满足精度的要求。然而,湿法刻蚀存在一个致命的问题:横向钻蚀(undercut),这会导致刻蚀图案的分辨率下降。随着器件的不断缩小,精度要求也越来越高。例如,DRAM中的电容沟槽需要精确到纳米级别,湿法刻蚀已经无法胜任。因此,工程师们开始探索各种干法刻蚀技术。
二、干法蚀刻的基本原理
干法蚀刻的基本原理,包括物理蚀刻,化学蚀刻,和反应离子蚀刻。
物理蚀刻主要是用plasma轰击wafer表面,粒子与粒子之间发生碰撞,达到蚀刻的目的,整个过程全部是物理变化,没有新的物质生成。物理蚀刻是各向异性的,蚀刻方向沿着plasma速度方向,其他方向基本没有蚀刻,物理蚀刻没有选择性,高能离子可能会损伤器件。
化学蚀刻主要是用plasma与wafer表面材料发生化学反应,生成副产物,然后被抽走的过程,化学蚀刻有个要求就是副产物主要是气体,容易被抽走,化学蚀刻是各项同性的,但蚀刻过程中会产生聚合物polymer,会沉积在侧壁,实现各向异性的效果,通过调节化学蚀刻气体比例可以实现不同flim的选择比。
反应离子蚀刻的原理是综合物理和化学蚀刻的过程,一般的干法蚀刻都是反应性离子蚀刻,单纯的物理和化学蚀刻很少在工业上应用。
三、干法刻蚀常用设备类型
常见的干法刻蚀设备有反应离子刻蚀机(RIE)、电感耦合等离子体刻蚀机(ICP)、磁性中性线等离子体刻蚀机(NLD)、离子束刻蚀机(IBE)。
反应离子刻蚀机(RIE):RIE设备的结构通常比较简单,一般由射频电源、阳极、阴极、气源和真空泵组成。在RIE刻蚀过程中,经常会产生“黑硅”现象。
电感耦合等离子体刻蚀机(ICP):随着工艺要求的不断提高,研发人员开发了电感耦合等离子体刻蚀机(ICP),该设备克服了自由基、离子不匹配的问题。
磁性中性线等离子体刻蚀机(NLD):传统ICP刻蚀射频线圈会对刻蚀腔中的磁场产生影响,使得径向的等离子体密度不一致,并干扰刻蚀离子的运动,从而影响刻蚀均匀性。NLD技术具有更好的刻蚀均匀性,更高的刻蚀速率。除常用的介质层外,也经常用于刻蚀碳化硅等耐刻蚀材料。
离子束刻蚀机(IBE):IBE刻蚀为纯物理轰击刻蚀,常用于氟基或者氯基等离子体无法刻蚀的材料,例如,金、铜、铂等。
四、半导体设备常用的PFA产品
1、PFA管,PFA管常见规格:
1/8英寸(1.6*3.2mm)、1/4英寸(3.96*6.35mm)、3/8英寸(6.35*9.525mm)、
1/2英寸(9.5*12.7mm)、3/4英寸(15.88*19.05mm)、1英寸(22.2*25.4mm)。
2、PFA接头,PFA焊接接头,PFA入珠接头,PFA扩口接头,三氟莱常见规格:包括1/8英寸、1/4英寸、3/8英寸、1/2英寸、3/4英寸和1英寸。
3、PFA阀门,常见规格:通常为1寸以下英制尺寸,如1/4寸、3/8寸、1/2寸、3/4寸、1寸。
4、PFA注塑件
5、PTFE车削件
三氟莱,高纯氟塑料制品生产厂家,半导体工厂高纯PFA管供应商。
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