最後更新:2026年10月22日蝕刻中國大陸:各向同性刻蚀・各向异性刻蚀

等向性蝕刻・非等向性蝕刻是什麼

Isotropic and Anisotropic Etching

等向性蝕刻是往所有方向以相同速度切削的蝕刻,非等向性蝕刻是往深度方向強烈切削、幾乎不往側面切削的蝕刻。濕式蝕刻是等向性,會切削到遮罩下方;RIE 等乾式蝕刻因為離子垂直撞擊而成為非等向性。微細圖形的轉寫少不了非等向性。

目錄7 項
  1. 定義與原理
  2. 圖解
  3. 常見問題
  4. 相關企業
  5. 相關用語
  6. 比較文章
  7. 資料來源

定義與原理

等向性蝕刻(isotropic etching)是材料往所有方向以相同速度被切削的蝕刻;非等向性蝕刻(anisotropic etching)則是往特定方向(通常是深度方向)強烈切削、幾乎不往側面切削的蝕刻。從遮罩開口開始切削時,等向性蝕刻會往側面擴大同樣的量,切削到遮罩下方(底切,undercut),斷面呈圓弧狀的凹陷;非等向性蝕刻則會把遮罩形狀直接往下轉寫成垂直的壁。

等向性的代表,是以藥液溶解的濕式蝕刻,以及只用電漿中自由基(中性粒子)切削的蝕刻,兩者都是粒子從各個方向撞擊表面。另一方面,RIE(反應離子蝕刻)等乾式蝕刻中,以電場加速的離子垂直飛向基板、集中撞擊底部,側壁則附著保護膜,因此成為非等向性。例外是以 KOH 等鹼液溶解矽時,因為不同晶面的溶解速度差異很大,即使是藥液也會形成沿著晶體方向的非等向性形狀(54.7度的斜面等)。

要直接轉寫微細圖形,非等向性不可或缺,現在前段製程的圖形加工多以乾式蝕刻進行。等向性蝕刻則用於即使側向切削也無妨的全面去膜、圓角處理、把結構下方掏空使其懸浮的 MEMS 釋放(release)製程,以及需要高選擇比的場合。以側向切削量與縱向切削量的比,表示非等向性的程度。

圖解

以切削方向、斷面形狀、代表方法、主要用途比較等向性蝕刻與非等向性蝕刻的表

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以 KOH 進行矽的晶體非等向性蝕刻,是藥液也成為非等向性的例外。

等向性蝕刻・非等向性蝕刻的常見問題

底切(undercut)是什麼?
蝕刻往遮罩下方的橫向進行,使材料被切削到遮罩邊緣內側的現象。等向性蝕刻會往側面切削與深度差不多的量,因此底切較大。微細圖形會因此造成尺寸大幅偏差,所以使用非等向性蝕刻。
濕式蝕刻也會是非等向性嗎?
會。以 KOH、TMAH 等鹼性藥液蝕刻矽時,因為晶體的(111)面非常不易溶解,會形成沿著該晶面的斜面或垂直壁。這稱為晶體非等向性蝕刻,用於 MEMS 的溝槽與孔加工。

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比較文章

所屬主題

資料來源

  1. 日本高分子學會:異方性および等方性エッチング(高分子 44巻4号)日文(2026年10月19日確認)
  2. 日本表面技術協會:シリコンエッチング技術(表面技術 51巻8号)日文(2026年10月19日確認)