濕式蝕刻與乾式蝕刻的差異:方向性、選擇比、用途比較
蝕刻是從晶圓上移除材料以形成圖案的製程。濕式蝕刻是將材料溶解於藥液中加以移除。簡單、快速,選擇比也高,但不只往深度方向,在橫向也容易被蝕刻(等向性),不適合微細加工。乾式蝕刻則在真空腔體內使用反應性氣體的電漿。藉由離子的作用,可以具備很強的方向性(非等向性),對於雕刻現代晶片所需的細而垂直的形狀不可或缺。
| 項目 | 濕式蝕刻 | 乾式蝕刻 |
|---|---|---|
| 介質 | 藥液。氧化膜用 HF,氮化膜用熱磷酸,矽用 KOH 等 | 真空腔體內反應性氣體的電漿(RIE 等) |
| 方向性 | 多為等向性。橫向也會被蝕刻,並鑽入光罩下方(以 KOH 蝕刻矽時,會沿著晶面進行,屬於例外) | 可做成很強的非等向性。藉由離子轟擊與側壁保護,可得到近乎垂直的側壁 |
| 選擇比 | 多半非常高。因為藥液的化學反應僅限於特定材料 | 比濕式低,由氣體種類與電漿條件調整 |
| 最小尺寸 | 受側向蝕刻所限制。用於大圖案與薄膜的移除 | 奈米等級的圖案所必需 |
| 產能 | 高。可在槽中一次處理多片晶圓 | 較低。多半逐片處理 |
| 製程控制 | 受槽的溫度、濃度與時間左右 | 精密。可由電漿的發光偵測終點 |
| 損傷 | 沒有電漿造成的損傷 | 可能有電漿造成的損傷與帶電(天線效應) |
| 設備與廢棄物 | 設備簡單,但會產生廢液 | 需要複雜的真空設備與廢氣處理,成本較高 |
| 主要用途 | 晶圓的清洗、薄膜(氧化膜、氮化膜)的移除、MEMS 的塊材矽蝕刻 | 先進 IC 的閘極、接觸孔、溝槽、導孔的圖案化 |
數值為具代表性的大致參考值,會因世代或產品而異。