3.湿法刻蚀
刻蚀工艺和薄膜工艺(一)
刻蚀工艺和薄膜工艺(一)
刻蚀工艺和薄膜工艺
简介
•刻蚀工艺是一种常用的微纳加工技术，用于在半导体材料上制造微细结构。
•薄膜工艺是根据特定的要求在材料表面制备一层薄膜的技术。
刻蚀工艺
定义
•刻蚀工艺是通过化学反应或物理作用，将特定区域的材料制成所需形状或深度的工艺。
常见方法
1.干法刻蚀：使用高能离子束或高温等干燥条件进行刻蚀。
2.湿法刻蚀：利用酸碱溶液进行刻蚀，有较高的选择性和均匀性。
薄膜工艺
定义
•薄膜工艺是在材料表面制备一层具有特定功能的薄膜的工艺。
常见方法
1.物理气相沉积（PVD）：利用物理方式将原子或分子沉积在基底
上。
2.化学气相沉积（CVD）：利用化学反应在基底上生成薄膜。
刻蚀工艺和薄膜工艺的联系和区别
•刻蚀工艺和薄膜工艺都是微电子制造中常用的工艺。
•刻蚀工艺主要用于制造微细结构，而薄膜工艺主要用于制备功能性薄膜。
•刻蚀工艺和薄膜工艺可以结合使用，以实现更精确的微纳加工。
结论
•刻蚀工艺和薄膜工艺都是微电子制造中极为重要的工艺。
•了解刻蚀工艺和薄膜工艺的原理和方法，可以帮助提高微细结构制备和薄膜制备的技术水平。
脚标：该文章以一个资深创作者的视角，简要介绍了刻蚀工艺和薄膜工艺的定义、常见方法以及二者的联系和区别。
通过用标题和副标题的方式进行排版，提供了清晰易读的文章结构。
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2024年湿法刻蚀设备市场分析现状
2024年湿法刻蚀设备市场分析现状引言湿法刻蚀设备是半导体制造领域中广泛使用的一种关键工艺设备。
它主要用于去除半导体材料表面的器件结构，并具有精度高、成本低的优势。
本文将对湿法刻蚀设备市场的现状进行分析。
市场概述湿法刻蚀设备市场在近年来快速增长，主要受益于半导体行业的发展。
随着物联网、人工智能等领域的迅速发展，对于半导体器件的需求不断增加，进而推动了湿法刻蚀设备市场的发展。
市场驱动因素以下是湿法刻蚀设备市场增长的关键驱动因素：1.半导体行业的发展：随着半导体行业的持续发展，湿法刻蚀设备作为关键工艺设备得到广泛应用。
2.技术进步：湿法刻蚀设备的技术不断创新和改进，使其能够更好地满足市场需求。
3.成本效益：湿法刻蚀设备相对于其他刻蚀技术，如干法刻蚀，具有更低的成本，使其在市场上更具竞争力。
4.新兴应用领域：除了传统的半导体制造领域，湿法刻蚀设备在光子学、光伏等新兴应用领域也有广阔的市场。
市场机会湿法刻蚀设备市场存在以下机会：1.新兴应用领域的发展：随着光子学、光伏等领域的快速发展，湿法刻蚀设备有望在新兴应用领域迎来更大的市场机会。
2.区域市场增长：亚太地区、北美地区以及欧洲地区的快速发展，将有助于推动湿法刻蚀设备市场的增长。
3.技术创新：技术创新将为湿法刻蚀设备市场带来更多机会。
尤其是在设备性能、刻蚀速度和成本效益方面的创新。
市场挑战湿法刻蚀设备市场面临以下挑战：1.环境压力：湿法刻蚀过程涉及化学药品的使用，对环境造成潜在风险，因此要求设备制造商采取环境友好型的技术解决方案。
2.技术门槛：湿法刻蚀设备的技术较为复杂，需要设备制造商具备高水平的技术能力和研发实力。
3.市场竞争：湿法刻蚀设备市场竞争激烈，存在来自国内外的大量竞争对手。
4.市场需求的不确定性：湿法刻蚀设备市场需求受到宏观经济环境和特定行业需求的影响，存在一定的不确定性。
市场前景湿法刻蚀设备市场具有良好的前景，以下是市场前景的几个关键点：1.技术创新：随着半导体行业的技术进步和发展，湿法刻蚀设备将继续实现技术创新，满足不断提高的市场需求。
湿法刻蚀原理
湿法刻蚀原理
湿法刻蚀是一种通过在硅片表面加工制作微电子元件的方法。
该方法主要通过化学反应来去除硅片表面的一定厚度，从而制造出所需的结构和器件。
在湿法刻蚀过程中，首先需要将待刻蚀的硅片放入含有氢氟酸等腐蚀剂的溶液中。
溶液中的腐蚀剂会与硅片表面的晶格结构发生反应，使得硅原子与氢氟酸中的氢离子结合，形成氟化硅离子，并释放出氢气。
氟化硅离子在溶液中会进一步反应，与硅片表面的硅原子结合，形成SiF4气体，并释放出新的氢气。
这一反应会不断重复，直到硅片表面被刻蚀掉一定厚度。
刻蚀速率取决于腐蚀液的配比、温度、浓度以及硅片的取向和晶格结构等因素。
利用不同的腐蚀液配比和工艺参数，可以控制刻蚀速率和刻蚀深度，从而制造出不同的结构和器件。
总的来说，湿法刻蚀是一种非常重要的微电子制造工艺，它可以制造出非常复杂和精密的微结构和器件，如微机械系统、光学器件、传感器等，为现代科技和生活带来了极大的便利和发展。
- 1 -。
刻蚀中湿法刻蚀机理
刻蚀中湿法刻蚀机理刻蚀⽅法分为：⼲法刻蚀和湿法刻蚀，湿法刻蚀是将被刻蚀材料浸泡在腐蚀液内进⾏腐蚀的技术，这是各向同性的刻蚀⽅法，利⽤化学反应过程去除待刻蚀区域的薄膜材料，通常SiO2采⽤湿法刻蚀技术，有时⾦属铝也采⽤湿法刻蚀技术，国内的苏州华林科纳在湿法这块做得⽐较好。
下⾯分别介绍各种薄膜的腐蚀⽅法流程：⼆氧化硅腐蚀：在⼆氧化硅硅⽚腐蚀机中进⾏，国内⽬前腐蚀机做的⽐较好的有苏州华林科纳，腐蚀液是由HF、NH4F、与H2O按⼀定⽐例配成的缓冲溶液。
腐蚀温度⼀定时，腐蚀速率取决于腐蚀液的配⽐和SiO2掺杂情况。
掺磷浓度越⾼，腐蚀越快，掺硼则相反。
SiO2腐蚀速率对温度最敏感，温度越⾼，腐蚀越快。
具体步骤为：1、华林科纳设备⼯程师认为将装有待腐蚀硅⽚的⽚架放⼊浸润剂（FUJI FILM DRIWEL）中浸泡10—15S，上下晃动，浸润剂（FUJI FILM DRIWEL）的作⽤是减⼩硅⽚的表⾯张⼒，使得腐蚀液更容易和⼆氧化硅层接触，从⽽达到充分腐蚀；2、将⽚架放⼊装有⼆氧化硅腐蚀液（氟化铵溶液）的槽中浸泡，上下晃动⽚架使得⼆氧化硅腐蚀更充分，腐蚀时间可以调整，直到⼆氧化硅腐蚀⼲净为⽌；3、冲纯⽔；4、甩⼲。
⼆氧化硅腐蚀机理为：H2SiF6（六氟硅酸）是可溶于⽔的络合物，利⽤这个性质可以很容易通过光刻⼯艺实现选择性腐蚀⼆氧化硅。
为了获得稳定的腐蚀速率，腐蚀⼆氧化硅的腐蚀液⼀般⽤HF、NH4F与纯⽔按⼀定⽐例配成缓冲液。
由于基区的氧化层较发射区的厚，以前⼩功率三极管的三次光刻（引线孔光刻）⼀般基极光刻和发射极光刻分步光刻，现在⼤部分都改为⼀步光刻，只有少部分品种还分步光刻，⽐如2XN003，2XN004，2XN013，2XP013等。
但是由于基区的氧化层⼀般⽐发射区的厚，所以刻蚀时容易发⽣氧化区的侵蚀。
⼆氧化硅腐蚀后检查：1、窗⼝内⽆残留SiO2（去胶重新光刻）；2、窗⼝内⽆氧化物⼩岛（去胶重新光刻）；3、窗⼝边缘⽆过腐蚀（去胶重新光刻）；4、窗⼝内⽆染⾊现象（报废）；5、氧化膜⽆腐蚀针孔（去胶重新光刻）；6、氧化膜⽆划伤等（去胶重新光刻）。
湿法刻蚀ppt课件
刻蚀溶液为硝酸（HNO3）与氢氟酸（HF）和水（或醋酸）
的混合溶液。 反应方程式：Si+ HNO3+6HF H2SiF6易溶于水。 醋酸有啥作用呢？ H2SiF6+HNO2+H2O+H2 加入醋酸可以抑制
硝酸的分解，使硝 酸的浓度维持在较 高的水平
刻蚀溶液为硝酸（HNO3）与氢氟酸（HF）混合溶液，当 硝酸的浓度较低时，这时有足够的HF来溶解SiO2，反应
●刻蚀溶液的浓度 ●刻蚀时间 ●反应温度 ●搅拌方式
刻蚀溶液的浓度越高、反应温度越高，薄膜的刻蚀速率就
越快。反应过程是一个放热、放气的反应。反应放热，造
成局部的温度升高，使反应速率增快；反应放气，产生气 泡，可以隔绝局部的薄膜和刻蚀溶液，使反应停止。 如何解决： ？？
搅拌，超声
大多数先采用强氧化剂对硅（Si）进行氧化，用氢氟酸 （HF）与二氧化硅反应去掉二氧化硅（SiO2）。常用的
通过缓冲氧化物刻蚀BOE（buffered 率
oxide etche）溶液可以控制反应速 怎样来控制反应速率呢？
BOE成分：HF:NH4F:H2O 其中,HF为45%的浓氢氟酸
NH4F在反应中作为缓冲剂，氟化铵通过分解反应产生HF，
从而维持了HF的恒定的浓度。 NH4F NH3+HF
●加热温度35-60摄，这里刻蚀就在（111）面
停止了，（111）面的轮廓即为刻
蚀轮廓。（仅作参考）
HF可以在室温下与SiO2快速反应，而不会刻蚀Si或多晶硅。 反应方程式：
SiO2+6HF
SiF6+H2O+H2
饱和浓度的HF在室温下的刻蚀率300A/S，这个速率对于 要求控制的工艺来说太快了（3000A的薄膜，10S搞定）
干法刻蚀和湿法刻蚀
1 干法刻蚀和湿法刻蚀干法刻蚀是把硅片外表暴露于空气中产生的等离子体，等离子体通过光刻胶中开出的窗口，与硅片发生物理或化学反响，从而去掉暴露的外表材料。
湿法腐蚀是以液体化学试剂以化学方式去除硅片外表的材料。
2刻蚀速率是指在刻蚀过程中去除硅片外表材料的速度，通常用。
A/min表示刻蚀速率=T/t(。
A/min)其中T=去掉的材料厚度t=刻蚀所用的时间为了高的产量，希望有高的刻蚀速率。
3刻蚀选择比指的是同一刻蚀条件下一种材料与另一种刻蚀材料相比刻蚀速率快多少。
他定义为被刻蚀材料的刻蚀速率与另一种材料的刻蚀速率的比。
干法刻蚀的选择比低，通常不能提供对下一层材料足够高的刻蚀选择比。
高选择比意味着只刻除想要刻去的那层。
4干法刻蚀的主要目的完整的把掩膜图形复制到硅片外表上。
优点：刻蚀剖面是各向异性，具有非常好的侧壁剖面控制，好的CD控制最小的光刻胶脱落或粘附问题好的片内，片间，批次间的刻蚀均匀性较低的化学制品使用和处理费用缺乏：对下层材料的差的刻蚀选择比，等离子体带来的器件损伤和昂贵的设备。
5化学机理：等离子体产生的反响元素与硅片外表的物质发生反响，为了获得高的选择比，进入腔体的气体都经过了慎重选择。
等离子体化学刻蚀由于它是各向同性的，因而线宽控制差。
物理机理：等离子体产生的带能粒子在强电场下朝硅片外表加速，这些离子通过溅射刻蚀作用去除未被保护的硅片外表材料。
6根本部件：发生刻蚀反响的反响腔，一个产生等离子体的射频电源，气体流量控制系统，去除刻蚀生成物和气体的真空系统。
氟刻蚀二氧化硅，氯和氟刻蚀铝，氯，氟和溴刻蚀硅，氧去除光刻胶。
7z微波鼓励源来产生高密度等离子体。
ECR反响器的一个关键点是磁场平行于反映剂的流动方向，这使得自由电子由于磁力的作用做螺旋形运动。
当电子的盘旋频率等于所加的微波电场频率时，能有效把电能转移到等离子体中的电子上。
这种振荡增加了电子碰撞的可能性，从而产生高密度的等离子体，获得大的离子流。
氧化物的湿法刻蚀工艺
氧化物的湿法刻蚀工艺1. 简介氧化物的湿法刻蚀工艺是一种常用的微纳加工技术，用于去除氧化物层，以实现微电子器件的制备和加工。
本文将详细介绍氧化物的湿法刻蚀工艺的原理、步骤、影响因素以及应用。
2. 原理氧化物的湿法刻蚀工艺基于化学反应，通过与刻蚀液中的溶液发生反应来去除氧化物层。
常用的刻蚀液包括酸性、碱性和氧化性溶液。
不同的刻蚀液对应不同的刻蚀反应。
在酸性刻蚀液中，氧化物与酸发生反应生成溶解物，如SiO2与HF反应生成SiF4，从而去除氧化物层。
在碱性刻蚀液中，氧化物与碱发生反应生成溶解物，如SiO2与NaOH反应生成Na2SiO3，从而去除氧化物层。
在氧化性刻蚀液中，氧化物与氧化剂发生反应生成溶解物，如SiO2与H2O2反应生成H2O和Si(OH)4，从而去除氧化物层。
3. 步骤氧化物的湿法刻蚀工艺通常包括以下步骤：3.1 准备刻蚀液根据需要去除的氧化物种类和刻蚀速率选择合适的刻蚀液，并按照一定比例配制刻蚀液。
常用的刻蚀液包括HF、NaOH和H2O2等。
3.2 清洗样品将待刻蚀的样品进行清洗，去除表面的杂质和有机物。
3.3 溅射保护层对需要保护的区域进行溅射保护层的制备，以防止刻蚀液对其产生影响。
3.4 刻蚀处理将样品浸泡在刻蚀液中，控制刻蚀时间和温度，使刻蚀液与氧化物发生反应，去除氧化物层。
3.5 清洗和干燥将刻蚀后的样品进行清洗，去除残留的刻蚀液和溅射保护层。
最后将样品进行干燥处理。
4. 影响因素氧化物的湿法刻蚀工艺受到多种因素的影响，包括刻蚀液的浓度、温度、pH值，刻蚀时间等。
4.1 刻蚀液浓度刻蚀液浓度的增加会加快刻蚀速率，但过高的浓度可能导致刻蚀液对样品表面产生腐蚀。
4.2 刻蚀液温度刻蚀液温度的增加会加快刻蚀速率，但过高的温度可能导致刻蚀液挥发和样品表面的热损伤。
4.3 刻蚀液pH值刻蚀液的pH值对刻蚀速率有显著影响，不同的氧化物需要选择合适的pH值。
4.4 刻蚀时间刻蚀时间的长短决定了刻蚀层的厚度，需要根据具体需求进行控制。
湿法刻蚀_精品文档
●优点 工艺设备简单、成本低、具有良好的刻 蚀选择比 ●缺点 各项异性刻蚀
硝酸的分解，使硝 酸的浓度维持在较
高的水平
刻蚀溶液为硝酸（HNO3）与氢氟酸（HF）混合溶液，当 硝酸的浓度较低时，这时有足够的HF来溶解SiO2，反应 速率有硝酸（HNO3）来决定；当HF的浓度较低时，Si的 反应速率取决于HF的浓度。
一句话：速率取决于浓度较低者
硅属于两性氧化物，即可以和酸反应，又可以和碱反应， 用含KOH的溶液来对硅进行刻蚀，可以用KOH溶液和异 丙醇（IPA）相混合来进行。Si（100）面的刻蚀速率比Si
？？ 搅拌，超声
大多数先采用强氧化剂对硅（Si）进行氧化，用氢氟酸
（HF）与二氧化硅反应去掉二氧化硅（SiO2）。常用的
刻蚀溶液为硝酸（HNO3）与氢氟酸（HF）和水（或醋酸）
的混合溶液。
反应方程式：Si+ HNO3+6HF 加H2S入iF6+醋H酸NO可2+H以2O抑+H制2
H2SiF6易溶于水。 醋酸有啥作用呢？
NH4F
NH3+HF
●加热温度35-60摄氏度 ●通过硝酸将Al氧化成AL2O3 ●磷酸将AL2O3反应溶解掉 反应方程式： 2Al+6HNO3 AL2O3+3H2O+6NO2 AL2O3+2H3PO4 2ALPO4+3H2O ●醋酸可以使硝酸的氧化过程变慢，这样可以控制反 应速度 ●常见的反应速率：100-300nm/min
通过缓冲氧化物刻蚀BOE（buffered
要求控制的工艺来说太快了（3000A的薄膜，10S搞定）
怎样来控制反应o速x率id呢e e？tche）溶液可以控制反应速
率
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6、碱洗槽温度要求 ≤23℃。当发现碱洗槽温度超 过控制范围时，及时通知相关负责人进行检查调 整。 7、碱洗槽喷淋量要求，且首先保证下喷淋量充足， 以便使硅片背面多孔硅腐蚀充分。 8、压缩空气风干Dryer 处风刀频率及流量的控制 太小，易造成硅片不能完全风干；过大易产生碎 片。以硅片上下表面能够被完全风干为前提。建 议风刀频率为：80%~85%；压缩空气流量：（8 道）≥20立方米每小时
主要控制点：
1、腐蚀深度控制在1.2±0.2之间 2、刻蚀宽度D≤1，每片测量四点，测量点在 每边的中间点，20点（5道）或32点（ 8道） 的平均值。 3、绝缘电阻≥1。 以上三个参数在正常生产时至少每隔1小时测 量一次。当更换药液和停产一段时间再生产时 及参数不正常时，要求增加测量次数。
4、腐蚀槽循环流量要求设定在30~35之间。 循环流量过小会导致腐蚀量不够，甚至硅 片边缘 不能完全去除；循环量过大会导致 过腐蚀现象和硅片边缘刻蚀宽度出现阴影 严重引起表面不合格。 5、腐蚀槽温度保证在7±1 ℃，随着温度 的升高，腐蚀速率会加快，但会使药液密 度减小，以致发生过腐蚀现象。所以在温 度未降到工艺控制范围内时禁止生产。
湿法刻蚀
工艺目的：通过化学反应腐蚀掉硅片背面及四 周的PN结，以达到正面和背面绝缘的目的，同 时去除正面的磷硅玻璃层。 工艺材料：合格的多晶硅片（扩散后）、 H2SO4（98%，电子级）、HF（40%，电子 级）、KOH（50%,电子级）、HNO3（65%， 电子级）、DI水（大于15 M ·cm）、压缩空气 （6 bar，除油，除水，除粉尘）、冷却水（4 bar）等。
反应方程式如下：
Si +4HNO = SiO +4NO +2H2O 3 2 2
SiO +4HF = SiF +2HO 2 4 2
SiF4 + 2 HF = H 2 SiF6
工艺流程： 上料→,,混合酸液腐蚀→风刀1→DI水冲洗→KOH腐 蚀→风刀2→DI水冲洗→腐蚀→风刀3→DI水冲洗→ 压缩空气风干→下料 工艺条件： 去离子水压力为4、压缩空气压力为6 环境温度：25±3℃ 相对湿度：40%～60% ，无凝露 腐蚀槽温度：6-9℃ 槽温度：18℃左右
工艺准备： 工艺准： 1、工装工具准备： 备齐用于工艺生产的PVC手套、口罩、防护眼罩、防 护面罩、防护套袖、防护服、防酸碱手套、防酸碱胶 鞋等。 2、设备准备： 确认设备能正常运行,DI水、压缩空气等压力及流量 正常。确认设定的刻蚀工艺，碱洗工艺和HF腐蚀工 艺名称及参数。 3、工艺洁净管理：穿好净化服，戴口罩，操作时戴 洁净PVC手套。 4、原材料准备： 观察外观是否正常。常见的不合格片包括含缺角、裂 纹、手印、孔洞的硅片等。
注意事项 （1）生产中的操作必须带手套，佩带口罩，并经常 更换手套，保证生产的清洁。 （2）要随时注意硅片在设备内的传输状况，以免发 生大量卡片现象。如在腐蚀槽发生卡片，可用耐酸 工具对其进行疏导。情况严重时要立即进行Drain Bath操作，将酸液排到TANK中，穿好整套防护装备， 手动取出卡片。 （3）除设备维护，更换药液，使用DI-水喷枪时， 严禁将水流入药液槽。 （4）工艺过程中：定时检查设备运行情况，传输速 度、气体流量等参数以及各槽液位情况。 （5）完工后详细填写完工转交单，要求字迹工整、 各处信息准确无误，与硅片一同转入PECVD工序。 表面合格的硅片才可转入下工序。
工艺原理： Rena Inoxide刻蚀工艺主要包括三部分： 硫酸、硝酸、氢氟酸 氢氧化钾 氢氟酸 本工艺过程中，硝酸将硅片背面和边缘氧化，形成二 氧化硅，氢氟酸与二氧化硅反应生成络合物六氟硅酸， 从而达到刻蚀的目的。 刻蚀之后经过KOH溶液去除硅片表面的多孔硅，并将 从刻蚀槽中携带的未冲洗干净的酸除去。 最后利用HF酸将硅片正面的磷硅玻璃去除。并用DI水 冲洗硅片，最后用压缩空气将硅片表面吹干。