晶圆等离子刻蚀原理

文章出处：等离子清洗机厂家 | 深圳纳恩科技有限公司| 发表时间：2024-03-18

由于SiC的硬度高，它广泛的用作金属、金属化合物和半导体晶片的研磨、抛光磨料，然而正是这个特性使它很难被酸或碱腐蚀。现阶段SiC刻蚀主流的方式有高温电化学腐蚀、激光加工刻蚀或等离子刻蚀。高温电化学腐蚀一般对掩模的要求更高，腐蚀的条件较为复杂且腐蚀深度不好控制；激光加工刻蚀的方式虽然刻蚀深度可以控制，但是其缺点就是刻蚀的均一性与表面会比较粗糙；等离子体刻蚀方式发展较为成熟且刻蚀速率与刻蚀均一性可控。

晶圆等离子刻蚀原理：

等离子刻蚀的基本原理是利用所需的等离子体对晶圆表面进行物理轰击并且同时发生产生易于挥发的化学反应，从而实现对晶圆的刻蚀过程。从这个角度看，加工SiC用等离子体刻蚀技术是最符合要求的。等离子体刻蚀有两种作用机理，一种是溅射，另一种是化学反应，溅射的过程就是通过将正离子加速并穿过正电荷区域，使其以高动能撞击基底材料，从而实现刻蚀的过程，刻蚀结果表现为各向异性；此外，当气相中的活性中性粒子被材料表面吸收并反应时，也会导致刻蚀，这就是化学反应刻蚀。在等离子体容器中刻蚀SiC，需要使用能够与SiC发生反应的化学物质，并且反应产物必须具有挥发性，以便在反应的温度和压力条件下能够从表面挥发掉，避免残留物质的存在。

在SiC的干法刻蚀中，通常用氟化物作为主刻蚀气体（NF3和SF6），主要发生的反应是F与Si原子发生反应，产生易于挥发的SiF4，刻蚀气体虽然NF3刻蚀速率更快，但是其成本太高且安全性较差。同时再添加其它气体来控制或加强刻蚀（O2，Ar，H2，N2）。
CF 4 +O2 +Si---Si F4 +CO2

等离子刻蚀是半导体制造中必不可少的角色，刻蚀是为了保证掩膜图形能够正确复制到晶圆上，等离子刻蚀能够快速可靠地对晶圆材料进行加工,同时具有选择性和各向异性,形成光滑、干净的表面,并且对晶圆衬底的损伤降低到最低程度和制作高的深宽比结构,因此等离子刻蚀成为加工晶圆材料的最佳选择。