最後更新:2026年10月8日蝕刻蝕刻中國大陸:干法刻蚀

乾式蝕刻是什麼

Dry Etching

乾式蝕刻是利用電漿或反應性氣體,以氣相(乾式)方式去除晶圓表面材料的蝕刻方法總稱,是現代半導體製造中形成微細圖形的主力製程。

目錄6 項
  1. 定義與原理
  2. 重點整理
  3. 常見問題
  4. 相關企業
  5. 相關用語
  6. 比較文章

定義與原理

乾式蝕刻是利用電漿或反應性氣體,以氣相(乾式)方式去除晶圓表面材料的蝕刻方法總稱。與使用藥液的濕式蝕刻不同,乾式蝕刻是在真空腔體內產生電漿進行處理。在現代半導體製造中,是形成微細圖形的主力製程。

代表性的方式是 RIE(Reactive Ion Etching,反應性離子蝕刻),結合化學蝕刻(自由基反應)與物理濺射(離子撞擊)。由於在垂直方向具有很強的非等向性,可將寬度數 nm 至數十 nm 的微細圖形側壁垂直地形成,是電路高密度化不可或缺的技術。依電漿源方式不同,還有 ICP(感應耦合電漿)與 CCP(電容耦合電漿)等變化形式。

乾式蝕刻的選擇比(欲蝕刻材料與欲保留材料的蝕刻速率之比)由製程氣體的組成、壓力與功率控制。代表性的組合為:矽使用 SF₆/Cl₂ 系,SiO₂ 使用 CxFy 系(C₄F₈ 等)氟碳氣體,SiN 使用 CHF₃ 系。蝕刻氣體組成的最佳化直接關係到最終圖形形狀的控制。

乾式蝕刻的主要用途包括閘極電極的加工、接觸孔與通孔的形成、側壁間隔層的回蝕刻、溝槽隔離(STI)、3D NAND 的通道孔形成等。在先進製程中,可進行原子層等級控制的 ALE(Atomic Layer Etching,原子層蝕刻)也逐漸興起。

ALE(原子層蝕刻)是 ALD 的逆向製程,一次精密去除表面1個原子層。它是高深寬比結構、GAA 奈米片形成、精密 SiGe 選擇性去除等不可或缺的尖端技術。主要設備廠商為科林研發(Kiyo、Flex 系列)、東京威力科創(Tactras、Certas 系列)、應用材料(Producer、Centura 系列)。

重點整理

  • 以非等向性蝕刻(垂直方向選擇性)垂直形成微細圖形側壁
  • RIE(反應性離子蝕刻):化學自由基反應+物理離子撞擊的組合
  • ICP、CCP 等電漿方式的差異,會改變選擇比、蝕刻速率與輪廓
  • ALE(原子層蝕刻)可進行以1個原子層為單位的超精密去除——GAA/2nm 世代必備
  • 主要廠商:科林研發、東京威力科創(TEL)、應用材料

乾式蝕刻的常見問題

什麼是乾式蝕刻?
乾式蝕刻是利用電漿或反應性氣體,以氣相(乾式)方式去除晶圓表面材料的蝕刻方法。與使用藥液的濕式蝕刻不同,它在真空腔體內產生電漿進行處理。由於在垂直方向具有很強的非等向性,是形成微細圖形不可或缺的技術。
乾式蝕刻與濕式蝕刻有何不同?
乾式蝕刻以氣相(電漿)進行非等向性(垂直方向)的精密去除,可形成垂直側壁,擅長微細圖形轉移。濕式蝕刻以藥液進行等向性(全方向)去除,會在遮罩下方產生底切(undercut),不適合微細加工。不過,濕式蝕刻適合大量處理、低成本與犧牲層去除。
什麼是 RIE(反應性離子蝕刻)?
RIE(Reactive Ion Etching)是將反應性氣體電漿化,結合化學蝕刻(自由基反應)與物理濺射(離子撞擊)的方式。由於離子垂直入射晶圓,可優先削除底面並保留側壁,獲得很強的非等向性。是現代乾式蝕刻最具代表性的方式。
乾式蝕刻有哪些種類?(RIE、ICP、CCP、ALE)
主流的代表種類有4種:①RIE(反應性離子蝕刻):最標準,化學+物理的複合方式;②ICP(感應耦合電漿):高密度電漿,高選擇比、高蝕刻速率;③CCP(電容耦合電漿):偏壓控制容易,擅長氧化膜蝕刻;④ALE(原子層蝕刻):以1個原子層為單位的超精密去除,對應2nm 世代。
乾式蝕刻使用哪些氣體?
依對象材料分別使用。代表性的組合為:矽(Si)使用 SF₆、Cl₂ 系,矽氧化膜(SiO₂)使用 C₄F₈、CF₄ 等氟碳系,氮化矽(Si₃N₄)使用 CHF₃ 系。氣體組成、壓力與電漿功率的最佳化,決定最終圖形形狀的垂直度與選擇比。
乾式蝕刻設備的主要廠商有哪些?
全球3大廠商為科林研發(美國,全球市占約40%,Kiyo/Flex 系列)、應用材料(美國,Centris 系列等 CCP)、東京威力科創(日本,Tactras 系列)。在3D NAND 的超高深寬比蝕刻方面,科林研發特別具有優勢。

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