广州白云反应离子束刻蚀 广东省科学院半导体研究所供应

。ICP类型具有较高的刻蚀速率和均匀性，但由于离子束和自由基的比例难以控制，导致刻蚀的方向性和选择性较差，以及扇形效应较大等缺点；三是磁控增强反应离子刻蚀（MERIE），该类型是指在RIE类型的基础上，利用磁场增强等离子体的密度和均匀性，从而提高刻蚀速率和均匀性，同时降低离子束的能量和方向性，从而减少物理损伤和加热效应，以及改善刻蚀的方向性和选择性。MERIE类型具有较高的刻蚀速率、均匀性、方向性和选择性，但由于磁场的存在，导致设备的结构和控制较为复杂，以及磁场对样品表面造成的影响难以预测等缺点。二氧化硅的湿法刻蚀可以使用氢氟酸（HF）作为刻蚀剂，通常在刻蚀溶液中加入氟化铵作为缓冲剂。广州白云反应离子束刻蚀

深硅刻蚀通是MEMS器件中重要的一环，其中使用较广的是Bosch工艺，Bosch工艺的基本原理是在刻蚀腔体内循环通入SF6和C4F8气体，SF6在工艺中作为刻蚀气体，C4F8作为保护气体，C4F8在腔体内被激发会生成CF2-CF2高分子薄膜沉积在刻蚀区域，在SF6和RFPower的共同作用下，底部的刻蚀速率高于侧壁，从而对侧壁形成保护，这样便能实现高深宽比的硅刻蚀，通常深宽比能达到40：1。离子束蚀刻 (Ion beam etch) 是一种物理干法蚀刻工艺。由此，氩离子以约1至3keV的离子束辐射到表面上。广州白云反应离子束刻蚀等离子体表面处理技术是一种利用高能等离子体对物体表面进行改性的技术。

硅的酸性蚀刻液：Si与HNO3、HF的混合溶液发生反应，硅的碱性刻蚀液：氢氧化钾、氢氧化氨或四甲基羟胺（TMAH）溶液，晶片加工中，会用到强碱作表面腐蚀或减薄，器件生产中，则倾向于弱碱，如SC1清洗晶片或多晶硅表面颗粒，一部分机理是SC1中的NH4OH刻蚀硅，硅的均匀剥离，同时带走表面颗粒。随着器件尺寸缩减会引入很多新材料（如高介电常数和金属栅极），那么在后栅极制程，多晶硅的去除常用氢氧化氨或四甲基羟胺（TMAH）溶液，制程关键是控制溶液的温度和浓度，以调整刻蚀对多晶硅和其他材料的选择比。

现代离子束刻蚀装备融合等离子体物理与精密工程技术，其多极磁场约束系统实现束流精度质的飞跃。在300mm晶圆量产中，创新七栅离子光学结构与自适应控制算法完美配合，将刻蚀均匀性推至亚纳米级别。突破性突破在于发展出晶圆温度实时补偿系统，消除热形变导致的图形畸变，支撑半导体制造进入原子精度时代。离子束刻蚀在高级光学制造领域开创非接触加工新范式，其纳米级选择性去除技术实现亚埃级面形精度。在极紫外光刻物镜制造中，该技术成功应用驻留时间控制算法，将300mm非球面镜的面形误差控制在0.1nm以下。突破性在于建立大气环境与真空环境的精度转换模型，使光学系统波像差达到0.5nm极限，支撑3nm芯片制造的光学系统量产。深硅刻蚀设备在光电子领域也有着重要的应用，主要用于制作光波导、光谐振器、光调制器等 。

这种方法的优点是刻蚀均匀性好，刻蚀侧壁垂直，适合高分辨率和高深宽比的结构。缺点是刻蚀速率慢，选择性低，设备复杂，成本高。混合法刻蚀：结合湿法和干法的优势，采用交替或同时进行的湿法和干法刻蚀步骤，实现对氧化硅的高效、精确、可控的刻蚀。这种方法可以根据不同的应用需求，调节刻蚀参数和工艺条件，优化刻蚀结果。氧化硅刻蚀制程在半导体制造中有着广泛的应用。例如：金属-氧化物-半导体场效应晶体管（MOSFET）：通过使用氧化硅刻蚀制程，在半导体衬底上形成栅极氧化层、源极/漏极区域、接触孔等结构，实现MOSFET的功能；互连层：通过使用氧化硅刻蚀制程，在金属层之间形成绝缘层、通孔、线路等结构，实现电路的互连。深硅刻蚀设备的原理是基于博世过程或低温过程，利用氟化物等离子体对硅进行刻蚀。广州白云反应离子束刻蚀

深硅刻蚀设备的缺点包含扇形效应，荷载效应，表面粗糙度，环境影响，成本压力等。广州白云反应离子束刻蚀

深硅刻蚀设备的技术发展之一是气体分布系统的改进，该系统可以实现气体在反应室内的均匀分布和动态调节，从而提高刻蚀速率和均匀性，降低荷载效应和扇形效应。例如，LamResearch公司推出了一种新型的气体分布系统，可以根据不同的工艺需求，自动调整气体流量、压力和方向1。该系统可以实现高效率、高精度和高灵活性的深硅刻蚀。深硅刻蚀设备的技术发展之二是检测系统的改进，该系统可以实时监测样品表面的反射光强度，从而反推出样品的刻蚀深度和形状，从而实现闭环控制和自适应调节。例如，LamResearch公司推出了一种新型的光纤检测系统，可以通过光纤传输样品表面的反射光信号，利用光谱分析技术计算出样品的刻蚀深度1。该系统可以实现高精度、高稳定性和高可靠性的深硅刻蚀。广州白云反应离子束刻蚀