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。