新材料专题报告之湿电子化学品行业深度研究(9)

蚀刻技术可大略分为湿式蚀刻和干式蚀刻两种，湿式蚀刻技术是最早发展起来 的，目前还是半导体制造中得到广泛应用的蚀刻技术。湿式蚀刻通过特定的溶液与 需要蚀刻的薄膜材料发生化学反应，除去光刻胶未覆盖区域的薄膜，其优点是操作 简便、成本低廉、用时短以及高可靠性，选择合适的化学试剂，湿式蚀刻相比干式 蚀刻具有更高的选择性；湿式蚀刻的缺点是存在侧向腐蚀（钻蚀）的现象，进而导 致图形线宽失真。整体而言，湿式蚀刻因其可精确控制薄膜的去除和对原材料的低 损耗，在今后很长一段时间将无法取代。湿式蚀刻的机制，一般是利用氧化剂将蚀 刻材料氧化，再利用适当的酸将氧化后的材料溶解于水中。另外，为了让蚀刻的速 率延长湿电子化学品的使用时间，常会在蚀刻液中加入活性剂及缓冲液来维持蚀刻 溶液的稳定。湿式蚀刻在半导体制程，可用于硅的蚀刻（多采用混合酸蚀刻液，混 合酸由氢氟酸、硝酸、醋酸组成）、二氧化硅的蚀刻（多采用氟化铵与氢氟酸的混合 液）、氮化硅的蚀刻（多用磷酸蚀刻）、金属（Al、Al-Si）蚀刻（常采用磷酸 硝酸 醋酸蚀刻液）、有机材料蚀刻（常采用四甲基氢氧化铵液）。

湿法蚀刻和湿法清洗从本质和原理来看有相同之处。从本质来讲，选用的化学 药液的种类和浓度以及应用的场合决定了到底是蚀刻还是清洗。一般而言强酸强碱 用于蚀刻，如高浓度氢氟酸（49%），磷酸（70%）等。低浓度酸碱用于清洗，如水 和氢氟酸体积比为 500： 1 的混合溶液，低浓度氨水和双氧水混合液等。从原理上讲， 湿法清洗也就是轻微的湿法蚀刻。以传统的 RCA 清洗为例，在清洗过程中晶圆表面材料会被氨水腐蚀掉一部分，然后通过电性排斥的原理去除污染颗粒，从而达到清 洗晶圆表面的目的。机台设备方面，湿法蚀刻和清洗均可分为槽式蚀刻（清洗）和 单片独刻（清洗），槽式机台一次性能处理 50 片晶圆，产量较大，它采用浸泡的方 式，整个过程中晶圆不断旋转。槽式蚀刻（清洗）的优点是湿电子化学品消耗较低， WPH（wafer per hour）高，蚀刻均匀性较好。