北京GaN材料刻蚀平台

在等离子蚀刻工艺中,发生着许多的物理现象。当在腔体中使用电极或微波产生一个强电场,这个电场会加速所有的自由电子并提高他们的内部能量(由于宇宙射线的原因,在任何环境中都会存在一些自由电子)。自由电子与气体中的原子/分子发生撞击,如果在碰撞过程中,电子传递了足够的能量给原子/分子,就会发生电离现象,并且产生正离子和其他自由电子若碰撞传递的能量不足以激发电离现象则无法产生稳定且能发生反应的中性物当足够的能量提供给系统,一个稳定的,气相等离子体包含自由电子,正离子和反应中性物等离子蚀刻工艺中等离子体中的原子、分子离子、反应中性物通过物理和化学方式移除衬底表面的材料。纯物理蚀刻采用强电场来加速正原子离子（通常使用重量较重,惰性的氩原子）朝向衬底，加速过程将能量传递给了离子,当它们撞击到衬底表面时,内部的能量传递给衬底表面的原子,如果足够的能量被传递,衬底表面的原子会被喷射到气体中,较终被真空系统抽走。刻蚀基本目标是在涂胶的硅片上正确地复制掩模图形。北京GaN材料刻蚀平台

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。广东氧化硅材料刻蚀加工介电刻蚀应用中通常使用含氟的化学物质。

材料的湿法化学刻蚀，包括刻蚀剂到达材料表面和反应产物离开表面的传输过程，也包括表面本身的反应。如果刻蚀剂的传输是限制加工的因素，则这种反应受扩散的限制。吸附和解吸也影响湿法刻蚀的速率，而且在整个加工过程中可能是一种限制因素。半导体技术中的许多刻蚀工艺是在相当缓慢并受速率控制的情况下进行的，这是因为覆盖在表面上有一污染层。因此，刻蚀时受到反应剂扩散速率的限制。污染层厚度常有几微米，如果化学反应有气体逸出，则此层就可能破裂。湿法刻蚀工艺常常有反应物产生，这种产物受溶液的溶解速率的限制。为了使刻蚀速率提高，常常使溶液搅动，因为搅动增强了外扩散效应。多晶和非晶材料的刻蚀是各向异性的。然而，结晶材料的刻蚀可能是各向同性，也可能是各向异性的，它取决于反应动力学的性质。晶体材料的各向同性刻蚀常被称作抛光刻蚀，因为它们产生平滑的表面。各向异性刻蚀通常能显示晶面，或者使晶体产生缺陷。因此，可用于化学加工，也可作为结晶刻蚀剂。

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；湿法刻蚀主要是利用化学试剂与被刻蚀材料发生化学反应进行刻蚀。硅材料刻蚀厂商有图形刻蚀可以用来在硅片上制作多种不同的特征图形。

介质刻蚀是用于介质材料的刻蚀，如二氧化硅。干法刻蚀优点是：各向异性好，选择比高，可控性、灵活性、重复性好，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。缺点是：成本高，设备复杂。干法刻蚀主要形式有纯化学过程（如屏蔽式，下游式，桶式），纯物理过程（如离子铣），物理化学过程，常用的有反应离子刻蚀RIE，离子束辅助自由基刻蚀ICP等。干法刻蚀方式比较多，一般有：溅射与离子束铣蚀，等离子刻蚀（PlasmaEtching），高压等离子刻蚀，高密度等离子体（HDP）刻蚀，反应离子刻蚀。另外，化学机械抛光CMP，剥离技术等等也可看成是广义刻蚀的一些技术。干法刻蚀优点是：可控性。天津ICP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。北京GaN材料刻蚀平台

温度越高刻蚀效率越高，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。在硅材料刻蚀当中，硅针的刻蚀需要用到各向同性刻蚀，硅柱的刻蚀需要用到各项异性刻蚀。北京GaN材料刻蚀平台

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