光刻工藝后，在硅片或晶圓上形成了光刻膠的圖形，下一步就是刻蝕 ?？涛g就是利用光刻膠或其它材料做掩蔽層，對(duì)沒有保護(hù)的區(qū)域進(jìn)行腐蝕，最終實(shí)現(xiàn)將掩膜版上的圖形變成硅片（或晶圓）上的圖形，實(shí)現(xiàn)圖形轉(zhuǎn)移。

通俗來說， 刻蝕就是光刻后利用化學(xué)或物理的手段，對(duì)硅片本體精雕細(xì)琢的過程?？涛g后在硅片上呈現(xiàn)出邏輯電路結(jié)構(gòu)。 在本篇文章中，將重點(diǎn)闡述濕法刻蝕。（下圖中，Photoresist Mask光刻膠保護(hù)的部分，沒有被刻蝕掉。）

濕法刻蝕

在IC制造工藝中，刻蝕主要分為兩類， 干法刻蝕和濕法刻蝕 。濕法刻蝕使用液態(tài)化學(xué)品，讓硅片在強(qiáng)酸強(qiáng)堿溶液中刻蝕。干法刻蝕，利用氣體等離子體，讓硅片在化學(xué)氣體的離子轟擊下局部刻蝕。按照其反應(yīng)的本質(zhì)，可以分為化學(xué)方法，物理方法，化學(xué)與物理結(jié)合的方法。

首先，濕法刻蝕是純粹的化學(xué)反應(yīng)，它是利用化學(xué)試劑，與被刻蝕材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成可溶性物質(zhì)或揮發(fā)性物質(zhì)。濕法刻蝕的技能，在古代就得到了很多應(yīng)用。比如在中世紀(jì)的時(shí)候，歐洲人會(huì)用酸性溶液在金屬盔甲上蝕刻雕花。在早期集成電路時(shí)代，工程師用強(qiáng)酸強(qiáng)堿來大規(guī)?？坛?a href="http://www.zgszdi.cn/v/tag/137/" target="_blank">芯片。（下圖中，各種刻蝕方法呈現(xiàn)的溝槽效果）

芯片上還有硅、氧化硅、碳化硅、氮化鎵等各種介質(zhì)。濕法刻蝕需要使用各種不同的強(qiáng)酸強(qiáng)堿去去除這些雜質(zhì)。 比如硅比金屬穩(wěn)定，需要使用濃硝酸和氫氟酸去溶解，外加乙酸調(diào)和，簡稱HNA溶劑 。其中氫氟酸非常危險(xiǎn)，接觸皮膚后，會(huì)迅速滲入組織，侵蝕骨骼，俗稱化骨水。

HNO3+6HF+Si-->H2SiF6+HNO2+H2O+H2

不同的晶向的硅，腐蝕速率也不同，一般常用KOH腐蝕單晶硅。對(duì)于二氧化硅，常用NH4F作為緩沖液，防止HF對(duì)二氧化硅腐蝕太快。

SiO2+6HF-->H2SiF6+2H2O

關(guān)鍵指標(biāo)

針對(duì)刻蝕的最終要求，圖形轉(zhuǎn)移時(shí)的保真度，選擇比，均勻性和刻蝕的清潔。刻蝕有幾個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)，刻蝕速率，選擇比，方向性。

刻蝕速率，是指單位時(shí)間內(nèi)硅片表面被刻蝕的材料去除量 。通常是刻蝕厚度除以刻蝕時(shí)長，每分鐘損失多少微米的厚度，或者是每秒鐘損失多少納米的厚度。在濕法刻蝕中，刻蝕深度是使用刻蝕時(shí)長來控制。

選擇比，對(duì)不同的材料的刻蝕速率的比值 。比如硅和光刻膠的選擇比是10：1，那每刻蝕掉10微米的硅，就會(huì)損失1微米的光刻膠。所以選擇比越高，刻蝕越安全。

一般的濕法刻蝕沒有方向， 朝各個(gè)方向均勻腐蝕，簡稱為各向同性 。在業(yè)內(nèi)，各向同性會(huì)導(dǎo)致鉆蝕，挖穿本應(yīng)被光刻膠保護(hù)的區(qū)域，導(dǎo)致器件短路或開路。在芯片設(shè)計(jì)中，理 想情況是沒有橫向刻蝕，只有縱向刻蝕，這叫各向異性 。

現(xiàn)實(shí)情況中，橫向刻蝕無法避免，只能是減少。比如利用單晶硅在不同晶向上對(duì)氫氧化鉀的耐腐蝕性不同，溶液在底部平面的腐蝕速度，要比在側(cè)面斜面強(qiáng)數(shù)百倍。

總結(jié)

在21世紀(jì)初，集成電路開始進(jìn)入幾十納米階段。濕法刻蝕因?yàn)槠浯嬖诘木窒扌?，退出了許多工藝制程。干法刻蝕，得到了工程師和設(shè)備商的青睞。