初始的(de)蝕刻加(jiā)工技術是利用(yòng)特定的溶液與薄膜間所進行的化學反應來去除薄膜未被光阻覆蓋的部分,而達到蝕刻加工的目的(de),這種蝕刻方式也就是所謂的濕式蝕刻。因為濕式蝕刻是(shì)利(lì)用化學反應來進行薄膜(mó)的(de)去除(chú),而化學反應本身不具方向性,因此濕式蝕刻過程為等向性,一般而言此方式不足以定義3微(wēi)米以下的線寬,但對於3微米以(yǐ)上的線寬定義濕式蝕刻仍(réng)然為一可選擇采用的技術。
專(zhuān)精快蝕刻認為濕式蝕刻之所以在微電子製作(zuò)過程中被(bèi)廣泛的采用乃(nǎi)由於其具有(yǒu)低成本、高可靠性、高產能及優良的蝕刻選擇比等優點。但相對於幹(gàn)式蝕刻,除了無法定義較細的線寬外,濕式蝕刻仍有以下的缺點:1) 需花費較高成本的反應溶(róng)液及去離(lí)子水;2) 化學藥品(pǐn)處理時人員所遭遇的(de)安全問題;3) 光阻(zǔ)附著性問題;4) 氣泡形成及化(huà)學蝕刻液無法完(wán)全與晶圓表麵接觸所造成(chéng)的不完全及不均勻的蝕(shí)刻;5) 廢氣及潛在的爆炸性。
濕式蝕刻過程可分為三個(gè)步驟:1) 化學蝕(shí)刻液擴散至待蝕刻材料之表麵;2) 蝕刻液與待蝕(shí)刻(kè)材料發生化學反(fǎn)應; 3) 反應後之產物從蝕刻材料(liào)之表麵擴散(sàn)至溶液中,並隨溶液排出(chū)。三個步驟(zhòu)中進行較慢者為速率控製步驟,也就是說該步驟(zhòu)的反應速率即(jí)為整個反(fǎn)應之速率。
大部份的蝕刻過程包含了一個或多個化學反應步驟,各種形態的反應(yīng)都有可能發生,但常遇到的反應是將待蝕刻層表麵先予以氧化,再將此(cǐ)氧化層溶解,並隨溶液排出(chū),如此反複進行(háng)以達到蝕刻的效果。如蝕刻矽、鋁時即是利用此種化學反應方式。
濕式蝕刻的(de)速率通(tōng)常可藉由改變(biàn)溶液濃度及(jí)溫度予以控製。溶液濃度可改變反應物質到達及離開待蝕刻物(wù)表麵的速率,一(yī)般而言,當溶液濃度增(zēng)加時,蝕刻速率將會提高。而(ér)提高溶液溫度可加速化學反應速率,進而加(jiā)速蝕刻速率(lǜ)。
除了溶液的選用外,選擇適用的屏蔽物質亦是十分(fèn)重要的,它必須與待蝕刻材料表麵有很好的(de)附著(zhe)性、並能承受蝕刻溶液的侵蝕且穩定而(ér)不變質。而光(guāng)阻通常是一個很好(hǎo)的屏蔽材料,且由於其圖案轉印步驟簡單,因此常被使用。但使用光阻作為屏蔽材(cái)料時也會發生邊緣剝(bāo)離或龜裂的情形。邊緣剝離乃由於蝕刻溶液(yè)的(de)侵蝕,造成光阻與基材間的黏著性變差所致。解決的方法則可使用黏著促進劑(jì)來增加光阻與(yǔ)基材間(jiān)的黏著性,如Hexamethyl-disilazane (HMDS)。龜(guī)裂則(zé)是因為光阻與基材間的應力差異太大,減緩龜裂的方法可利用較具彈性的屏蔽材質來吸收兩者(zhě)間的應(yīng)力差。
蝕刻化學反應過程中所產(chǎn)生的氣泡常會造成蝕刻的不均勻性,氣泡留滯於基(jī)材上阻止了蝕刻溶液與待蝕刻物表麵的接(jiē)觸,將使(shǐ)得蝕刻速(sù)率變慢或停滯(zhì),直到氣泡離(lí)開基材表麵。因此在這種情況下會在溶液中加入一(yī)些催化劑增進蝕刻溶液與待蝕刻物表麵的(de)接觸,並(bìng)在(zài)蝕刻過程中予於攪動以(yǐ)加速氣泡的脫離。
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