蝕刻工藝有兩個基本類別：濕蝕刻(wet)和干蝕刻(dry)。濕刻蝕是材料浸入化學(xué)溶液后會溶解。干燥刻蝕使用反應(yīng)性離子或氣相蝕刻劑來濺射或溶解材料。

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濕蝕刻(wet)和干蝕刻(dry)在應(yīng)用效果中各有利弊。下邊這兩個表的對比供參考。今天重點(diǎn)聊一下濕刻蝕。

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濕刻蝕（wet etching）

濕化學(xué)蝕刻通過將基板浸入溶解液，選擇性地去除材料。該蝕刻工藝的化學(xué)性質(zhì)提供了良好的選擇性，如果精心選擇，目標(biāo)材料的蝕刻速率將大大高于掩模材料。

蝕刻在各個方向上以相同的速度進(jìn)行（Isotropic etching）。掩模中的長而窄的孔會在硅中產(chǎn)生V形凹槽。如果正確進(jìn)行蝕刻，則這些凹槽的表面在原子上可以是光滑的，并且尺寸和角度非常精確。



某些單晶材料（例如：硅）將根據(jù)基材的晶體學(xué)取向而具有不同的蝕刻速率。這被稱為各向異性蝕刻（Anisotropic etching），最常見的例子之一是在KOH（氫氧化鉀）中蝕刻硅，其中Si <111>平面的蝕刻速度比其他平面（晶體學(xué)取向）慢約100倍。因此，在（100）-Si晶片中蝕刻矩形孔會導(dǎo)致金字塔形的蝕刻凹坑具有54.7°的壁，而不是像各向同性蝕刻那樣具有側(cè)壁彎曲的孔。

使用氫氟酸（HF etching）腐蝕，一般會采用稀釋的水性蝕刻劑，通常以49％的濃縮形式，5：1、10：1或20：1的緩沖氧化物蝕刻劑或稀釋的HF（buffered oxide etchant，BOE）。這一技術(shù)在中世紀(jì)就已經(jīng)用于玻璃蝕刻。如今被用于集成電路（IC）制造中以構(gòu)圖柵極氧化物，直到該工藝步驟被RIE（reactive ion etching）取代。

氫氟酸（氫氟酸（HF）的腐蝕性 - 用電燈泡做個試驗(yàn)）盡管是一種弱酸，之所以稱之為弱酸，是因?yàn)殚_始如果人體接觸初期并沒有明顯的疼痛感覺，發(fā)現(xiàn)時已經(jīng)為時已晚。氫氟酸被認(rèn)為是潔凈室中較危險的酸溶液之一。如果人體接觸，會滲透皮膚，并直接擴(kuò)散到骨骼。

用于選擇性地去除硅的摻雜劑的電化學(xué)蝕刻（Electro-chemical etching，ECE）是一種較為自主的腐蝕方法，可以有選擇地控制蝕刻。需要一個有源的p-n二極管結(jié)，一些摻雜劑是用于抗腐蝕速度的（“腐蝕停止”）；例如：硼（boron）是常見的蝕刻停止的摻雜劑（etch-stop dopant）。

結(jié)合如上所述的濕法各向異性蝕刻，ECE已成功用于控制商用壓阻硅壓力傳感器中的硅膜片厚度。可以通過硅的注入（implantation），擴(kuò)散（diffusion）或外延沉積（epitaxial deposition of silico）來產(chǎn)生選擇性摻雜的區(qū)域。 濕刻蝕廣泛應(yīng)用于IC制造業(yè)。




審核編輯：劉清