一. 刻蚀工艺定义

刻蚀是与光刻相联系的图形化处理的主要工艺，主要采用化学或物理方法对衬底表面，或者表面覆盖的薄膜进行选择性腐蚀或者剥离的过程。如上图一（制造过程中晶圆的某个部位的剖面示意图），通过刻蚀工艺，把光刻胶覆盖范围外的氧化膜去除掉，保留光刻胶保护层下的氧化膜，再通过去除光刻胶，得到保留的氧化膜俯视图就是光罩图形。

二. 刻蚀工艺分类

1. 刻蚀分为干法刻蚀和湿法刻蚀，目前干法刻蚀在半导体刻蚀中占绝对主流地位，占比超过90%。

干法刻蚀主要利用反应气体与等离子体进行刻蚀，利用等离子体与表面薄膜（上图中的氧化膜）反应，形成挥发性物质（化学刻蚀）；或者依靠等离子体中的载能离子轰击被刻蚀材料的表面，使其表面原子溅射脱离，形成刻蚀(物理刻蚀）；以及反应离子刻蚀，利用离子能量来使被刻蚀材料的表面形成容易刻蚀的损伤层，以促进化学反应（物理化学刻蚀）

【等离子体】

等离子体是指超越固体－液体－气体之外的第四种物质状态，是由很多自由电子、离子、中性原子或分子组成的离子化气体。离子化是指通过将电中性原子和分子中的电子进行剥离或追加，转变为正电荷或负电荷状态的现象。

等离子体是将由电能形成的足够大的磁场施加于气体时，气体会发生碰撞从而发生离子化现象。换句话说，磁场使自由电子加速，使高能自由电子与中性原子或分子发生碰撞，从而导致离子化。

通过离子化生成的其他电子也会因连锁反应（Avalanche)引发另一次离子化，从而使离子数量呈倍数增长，这个状态就是"等离子状态"。在等离子体状态下，解离的反应性原子（RadicalAtom）与覆盖在晶圆上的膜状原子相遇，会形成强烈的挥发性，并从表面脱落。通过此反应来去除未被光刻胶（PR）保护的薄膜。

（图二 等离子体）

湿法刻蚀主要是将被刻蚀材料浸泡在腐蚀液中进行腐蚀，

（图二 刻蚀工艺分类 ）

2. 按照刻蚀材料来分，刻蚀工艺包括介质刻蚀，硅刻蚀，和金属刻蚀。不同的刻蚀材料特性不同，所以对刻蚀工艺和设备的要求也不尽相同。

（图三 刻蚀工艺按刻蚀材料分类）

3. CCP& ICP

干法刻蚀技术，特别是等离子体刻蚀，是当前半导体制造中常用的技术，它包括电容耦合等离子体（CCP）刻蚀和电感耦合等离子体（ICP）刻蚀两种主要方式。CCP技术适合刻蚀较硬的介质材料，而ICP技术由于其能量低但可控性强，更适合刻蚀单晶硅、多晶硅等硬度不高或较薄的材料。

（图四 CCP & ICP）

三. 原子层刻蚀（ALE）

原子层刻蚀顾名思义，可以精确地去除单个原子层，不会触及和破坏底层和周围材料的先进工艺。随着集成电路技术的发展，芯片的特征尺寸越来越小，芯片的制造同样变得越来越精细。原子层刻蚀能够精确控制刻蚀深度，成为未来的升级发展趋势。

免责申明：全文转自微信公众号 James 华芯 广东。感谢原文作者的贡献，仅用于学习和普及。如有侵权，请联系删除。