最後更新:2026年10月8日蝕刻蝕刻中國大陸:回刻

回蝕刻是什麼

Etch Back

回蝕刻是以非等向性乾式蝕刻將晶圓整面沿垂直方向均勻削除的製程技術。由於不使用遮罩而對全面進行蝕刻,只有段差的水平部分膜被去除,側壁部分會留下薄膜。利用此特性可形成側壁間隔層,或進行層間介電層的粗平坦化,在 FinFET、GAA 的閘極加工中也扮演重要角色。

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

回蝕刻是利用非等向性乾式蝕刻的特性,將晶圓整面沿垂直方向均勻削除的製程技術。對以 CVD 或濺鍍沉積的薄膜進行晶圓全面蝕刻,可在去除段差水平部(平坦部)薄膜的同時,只在垂直側壁部分留下薄膜。這是一項前段製程的基礎技術,廣泛用於利用此特性的「側壁形成」與層間介電層的粗平坦化。

回蝕刻的代表性應用是 MOSFET 的側壁間隔層形成。在閘極電極側面以 CVD 沉積氧化膜(SiO₂)或氮化膜(Si₃N₄)後進行 RIE 回蝕刻,平坦部的膜會被完全去除,而沿著閘極側壁的膜因垂直方向蝕刻量較小,會殘留下來成為間隔層。此側壁間隔層對 LDD(Lightly Doped Drain)結構的形成與淺接面源極/汲極的保護不可或缺,是 CMOS 製程的核心技術之一。

回蝕刻主要使用 RIE(Reactive Ion Etching,反應性離子蝕刻)。RIE 結合化學蝕刻(自由基反應)與物理濺射(離子撞擊),在垂直方向具有很強的非等向性。蝕刻氣體依用途選用 CF₄、CHF₃、SF₆、Cl₂ 等。以平坦化為目的的回蝕刻,過去也有將 BPSG(硼磷矽玻璃)等層間介電層回流(reflow)後再回蝕刻的方法,但目前高精度的 CMP(化學機械研磨)已成為平坦化的主角,回蝕刻則專門用於選擇性的結構形成。

在 FinFET 與 GAA(Gate-All-Around)等三維電晶體結構中,為了形成複雜立體形狀的間隔層,對回蝕刻精度的要求更加提高。在3D NAND 快閃記憶體的多層堆疊結構中,各層字元線的分離與孔洞形狀的控制也大量使用回蝕刻。製程條件(RF 功率、腔體壓力、氣體流量、溫度)的精密最佳化,左右殘膜厚度的均勻性與選擇比,並直接影響元件良率。

另一方面,不只是半導體,印刷電路板(PCB)的製造流程中也使用「回蝕刻」技術。它是指以過錳酸鹽等藥液去除基板鑽出貫通孔(導通用電鍍孔)時產生的樹脂殘渣(膠渣,smear),並整理孔內壁的處理。藉此確保不同層之間的電鍍連接,大幅提升電氣可靠度。

重點整理

  • 以非等向性 RIE 對晶圓全面進行垂直蝕刻——去除平坦部、保留側壁部
  • MOSFET 側壁間隔層形成(SiO₂、Si₃N₄)的必要步驟
  • 直接關係到 LDD(Lightly Doped Drain)結構與淺接面源極/汲極的形成
  • 目前平坦化的主角是 CMP——回蝕刻專門用於選擇性的三維結構形成
  • 在3D NAND、FinFET、GAA 等先進結構中,對間隔層精度的要求日益提高

回蝕刻的常見問題

什麼是回蝕刻?
回蝕刻(Etch Back)是對以 CVD 等方式沉積的薄膜,進行晶圓全面的乾式蝕刻以去除平坦部薄膜的製程技術。由於非等向性蝕刻的特性,只有垂直側壁部分會留下薄膜,因此用於製作側壁間隔層等三維結構。
回蝕刻用於哪些製程?
主要用途為①MOSFET 的側壁間隔層形成、②層間介電層(BPSG 等)的粗平坦化、③3D NAND 結構的字元線分離、④FinFET、GAA 間隔層形成。特別是側壁形成,是 CMOS 製程中不可或缺的步驟。
什麼是 RIE 回蝕刻?
RIE(Reactive Ion Etching,反應性離子蝕刻)回蝕刻是指使用 RIE 設備進行的回蝕刻步驟。它結合化學蝕刻(自由基反應)與物理濺射(離子撞擊),在垂直方向具有很強的非等向性,是形成側壁的理想方式。
回蝕刻與 CMP 有何不同?
回蝕刻是以氣相(乾式)將晶圓全面沿垂直方向削除的製程。CMP(Chemical Mechanical Polishing)則是使用研磨液與研磨墊的化學機械研磨。CMP 的平坦化精度高出許多,目前平坦化的主角是 CMP。回蝕刻則專門用於間隔層形成等選擇性的結構形成。
側壁與回蝕刻有什麼關係?
側壁間隔層(sidewall spacer)是以回蝕刻形成的代表性結構。在閘極電極側面以 CVD 沉積 SiO₂ 或 Si₃N₄ 後,以回蝕刻去除平坦部,只有側壁會留下薄膜,形成間隔層。此間隔層用於形成 LDD 結構與保護淺接面。
回蝕刻使用哪些蝕刻氣體?
回蝕刻常用的氣體有 CF₄、CHF₃、C₄F₈(氟碳系,用於 SiO₂、Si₃N₄)、SF₆、Cl₂(用於矽)等。會依目標材料與要保留的材料(選擇比)來最佳化氣體組成、RF 功率與壓力。
回蝕刻在哪種半導體製造設備上進行?
回蝕刻主要在 RIE(反應性離子蝕刻)設備,或其進階形式的 ICP(感應耦合電漿)蝕刻設備、CCP(電容耦合電漿)蝕刻設備上進行。科林研發、東京威力科創、應用材料是這些設備的主要供應商。
回蝕刻與乾式蝕刻有何不同?
乾式蝕刻是使用電漿之氣相蝕刻的總稱,回蝕刻是其中的一種方法。回蝕刻的特點在於專門以「將晶圓全面均勻削除固定量」為目的;而一般的乾式蝕刻則是以使用遮罩圖形、選擇性去除特定部位為目的。
回蝕刻在 FinFET 與 GAA 結構中如何使用?
在 FinFET 中用於鰭片側壁的間隔層形成,在 GAA(Gate-All-Around)中用於奈米片或奈米線周圍的閘極間隔層形成,回蝕刻都不可或缺。三維結構越複雜,越需要精密控制等向性與非等向性的回蝕刻。
回蝕刻中重要的製程管理參數有哪些?
主要參數為①殘膜厚度的均勻性(晶圓面內與晶圓之間)、②選擇比(將對要保留材料的侵蝕降到最低)、③蝕刻速率、④非等向性比(垂直/水平蝕刻速度比)。RF 功率、腔體壓力、氣體流量與溫度的最佳化,以及終點偵測,決定了精度。

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