最後更新:2026年10月8日蝕刻蝕刻中國大陸:过刻蚀

過蝕刻是什麼

Over-Etch

過蝕刻是在達到目標蝕刻量之後,刻意再繼續追加蝕刻的操作。由於晶圓面內有蝕刻速率與膜厚的差異,為了讓最慢的位置也不留下殘膜,通常會追加蝕刻時間的10~30%左右。前提是要有高選擇比,以免過度蝕刻底層。

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

定義與原理

過蝕刻(Over-Etch)是指在蝕刻製程中,超過目標量(必要量)持續蝕刻晶圓的操作。主要目的是「確保蝕刻的面內均勻性」:當晶圓面內有蝕刻速率差異或膜厚差異時,即使部分晶圓區域已完成蝕刻,仍持續蝕刻直到其餘區域完全去除為止。通常會設計蝕刻時間10~30%左右的過蝕刻。

需要過蝕刻的原因,是晶圓面內的蝕刻速率受設備設計與製程條件影響,無法完全均勻。例如晶圓中央與外圍的蝕刻速率相差5~10%時,在外圍蝕刻完成之前,中央會處於過蝕刻狀態。若沒有過蝕刻,晶圓上會留下薄膜的「蝕刻殘留物」,造成短路或特性不良。

過蝕刻的風險包括:①蝕刻底層(停止層或基板)的損傷累積;②圖案側壁侵蝕(底切);③遮罩(光阻或硬遮罩)的消耗;④微負載效應(圖案密度差異造成過蝕刻量不均)。特別是在先進製程中,對閘極氧化層(1~3nm)或阻障金屬層(數 nm)的過度損傷是致命的,因此必須將過蝕刻量精密地降到最低。

作為管理過蝕刻的技術,EPD(End-Point Detection:終點偵測)非常重要。EPD 以腔體內的光學發射光譜(OES:Optical Emission Spectroscopy)或雷射干涉儀自動偵測蝕刻終點,將過度蝕刻降到最低。從偵測訊號的變化(蝕刻生成物發光光譜的變化)判定目標材料是否已去除完畢。ALE(原子層蝕刻)能以原子層層級控制過蝕刻,作為未來的解決方案備受關注。

先進元件的過蝕刻管理:在3D NAND 高深寬比通道孔的形成中,一邊確認孔底部的蝕刻終點一邊控制過蝕刻,是特別困難的課題。在 GAA 奈米片的 SiGe 選擇性蝕刻中,由於 Si 與 SiGe 的選擇比有限,需要精密控制,在完全去除 SiGe 的同時盡可能抑制過蝕刻造成的 Si 損傷。科林研發(Lam Research)與 TEL 的過蝕刻最佳化製程正致力於因應此課題。

過蝕刻的常見問題

為什麼需要過蝕刻?
因為晶圓面內必定存在蝕刻速率與膜厚的差異,若剛好在計算的時間停止,較慢的位置就會留下殘膜。為了讓最慢的位置也能完全去除,會額外追加時間。
過蝕刻通常做多少?
一般以主蝕刻時間的10~30%左右為參考。面內均勻性良好時設定較短,膜厚差異或底層段差較大時則設定較長。
過蝕刻有什麼風險?
會過度蝕刻底層薄膜。若選擇比夠高,蝕刻在底層幾乎會停止;但若選擇比低,就會造成底層膜厚減少、圖案尺寸變動(CD 偏移),最糟時甚至破壞元件。

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