電漿蝕刻www.tool-tool.com

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蝕刻係利用化學反應的方式吃出所需要圖案。利用水溶液的方式進行蝕刻又稱濕式蝕刻法，具有蝕刻速度快、等方向性蝕刻、蝕刻殘留液不易處理的後遺症等特性。因為其化學反應進行的方式發生在固體與液體接觸的地方，基本上只 要有固液交界就會產生蝕刻作用，並沒有太明顯方向上的選擇性，此所謂等方向性蝕刻，蝕刻出的溝槽深度與寬度比(aspect ratio)較小。電漿方式進行蝕刻又稱乾式蝕刻法，其反應較慢，但沒有殘液污染的問題，而且非等方向性蝕刻的特性為目前半導體製程主要的蝕刻方式。電漿蝕刻法係利用反應性氣體經過電漿解離活化產生具有蝕刻反應的粒子，包括離子、自由基或原子等，以含氟自由基蝕刻矽或二氧化矽為例，其反應如下式：Si(s) + 4F‧(g) →SiF4(g)SiO2(s) + CFx‧(g) →SiF4(g) + SiF2(g)+CO(g)+CO2(g)+COF2(g)+SiOF2(g)+O2(g)電子在蝕刻反應中雖然並不具有反應性，但就電漿產生的原理其會決定產生活性 粒子的分佈。自由基及原子並不受到電場影響，所以跟水溶液法比較接近，具有 部分等向性蝕刻的特性，見表一~三所示；而離子會受到電場吸引，所以其引發反應的方向會垂直於電場方向，因而其蝕刻出的溝槽的深度與寬度比大。綜合來說，電漿蝕刻法可利用調整電漿參數決定活性粒子的比例，進而決定產生反應的特性。選擇性高，不過因為利用氣相-固相反應較慢，但利於控制。

圖四、左圖為濕式水溶液蝕刻出的溝槽；右圖為電漿蝕刻出的溝槽隨著半導體製程不斷進步，導線間距縮小而需要的深寬比不斷提高，造成濕式蝕刻法不敷要求而面臨到淘汰的命運。不論從選擇性、反應控制與環保需求上各個方向的考量，目前半導體製程幾乎全面採用電漿乾式蝕刻法。不過另一個新興領域微機電系統 (Micro Electro Mechanical System, MEMS)因為目前所需的製程條件較半導體製程需求來的低，而且，就蝕刻而言，需利用到濕式蝕刻來形成所需的立體圖案，這是乾式蝕刻無法達到的。以微機電系統常用到的懸臂樑感應器來說明，其圖形如圖五所示：

圖五、微機電系統懸臂樑感應器結構
由於乾式蝕刻的非等向性反應無法將懸臂下方的犧牲層去除，即所謂視線問題(Line of Sight Problem)目前還是必須仰賴濕式蝕刻技術。

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