微加工过程中的不同蚀刻方法

微加工过程中有很多加工步骤。蚀刻是微制造过程中的一个重要步骤。术语蚀刻指的是在制造时从晶片表面去除层。这是一个非常重要的过程，每个晶片都要经历许多蚀刻过程。用于保护晶片免受蚀刻剂影响的材料被称为掩模材料，其用于许多蚀刻步骤中以抵抗蚀刻。该掩模材料可以是光致抗蚀剂，并且使用光刻法将其图案化。蚀刻也可以称为制作空腔，这些空腔应该根据用途具有特定的深度。产生的这种空腔的深度可以通过蚀刻时间和蚀刻速率来控制。执行蚀刻机制的成功之处在于，多层结构的顶层应该被完全去除，而在下层或掩模层中没有任何种类的损伤。这完全取决于两种材料的蚀刻速率之比，称为选择性。在一些蚀刻情况下，蚀刻会削弱掩模层，并产生形成空腔的倾斜侧壁。底切的距离称为偏差。

湿法蚀刻是通过使用液体化学物质或蚀刻剂从晶片上去除材料的过程。特定图案由晶片上的掩模限定。没有被掩模保护的材料会被液体化学物质腐蚀掉。使用光刻技术在晶片上沉积和构图这些掩模。湿法刻蚀工艺涉及多个化学反应，消耗原有反应物，产生新的反应物。

湿蚀刻剂通常是各向同性的，并且它们在厚膜蚀刻期间导致较大的偏差。它们还需要处理大量有毒废物。这种蚀刻方法在“后端”处理(BEOL)之前特别有效，在该处理中，晶片在晶片背面研磨之后通常非常薄，并且对热或机械类型的应力非常敏感。蚀刻几微米的非常薄的层将去除在背面研磨过程中产生的微裂纹，导致晶片具有显著增加的强度和柔性。

这种蚀刻方法快速、简单。尖锐各向异性角的倒圆用于避免应力集中。这在所有方向上表现出相同的蚀刻速率。横向蚀刻速率与垂直蚀刻速率大致相同。该蚀刻速率从不依赖于掩模边缘的方向。

对于各向同性湿法蚀刻，氢氟酸、硝酸和乙酸(HNA)的混合物是硅最常见的蚀刻剂溶剂。每种蚀刻剂的浓度决定了蚀刻速率。二氧化硅或氮化硅经常被用作对抗HNA的掩蔽材料。当反应发生时，材料以类似于向下蚀刻的速度被横向移除。湿化学蚀刻通常是各向同性的，即使存在掩模，因为液体蚀刻剂可以渗透到掩模下面。如果方向性对于高分辨率图案转移非常重要，通常禁止湿法化学蚀刻工艺。