蝕刻加工工藝是新式加工藝，也可以是認為沖壓，線割等工藝的延伸。沖壓是一種固定的模式，線割是和種可編程更改設(shè)計的模式，而蝕刻加工是一種可變換設(shè)計，可操控性強并且也有沖壓工藝所具備的大批量生產(chǎn)的能力。

那么蝕刻加工到底有哪些能力呢？

1、不銹鋼的蝕刻加工能力。不銹鋼材質(zhì)是最常見的材料，也是目前很多產(chǎn)品最常用的材料。不銹鋼分門別類有多種牌號，多種硬度，多種成份，一般分為SUS200系例,SUS300系例，SUS400系例等。蝕刻加工不銹鋼的能力通常針對以上幾個系例的材料。一般其材料厚度從0.03-1.0mm。不銹鋼材料的厚度也限制了蝕刻加工能力。并不是所以的厚度都是可以蝕刻的。通常，蝕刻加工不銹鋼的能力限制在厚度4mm以下，但是想要蝕刻穿透不銹鋼，那么一般的的不銹鋼厚度會限制在1mm以內(nèi)。

2、銅材的蝕刻加工能力。銅材也是最方便蝕刻的一種材料，相對于不銹鋼來說，它的側(cè)蝕刻性能控制的會更好。因為銅材相對于不銹鋼來說，材質(zhì)偏軟，在蝕刻的過程中更容易對其腐蝕，所以銅材的蝕刻加工能力還是很強的。

3、超薄材料的蝕刻加工能力。相對于沖壓工藝，特別是對一硬材質(zhì)材料和超薄材料，沖壓是存在限制和難點的：主要體現(xiàn)在沖壓會造成一些精密零件的材料變形，零件側(cè)邊緣會存在卷邊毛剌。而這恰恰是有些零件精密產(chǎn)品所不允許的！而一旦沖壓模具確定好后，想要更改的話，就會造成大量的模具成本的浪費。而蝕刻加工正好可以解決沖壓工藝所不能達到的要求。蝕刻加工可以針對超薄材料進行隨進的模版更改設(shè)計，而其成本在大批量生產(chǎn)的情況下，甚至可以忽略不計。而且蝕刻工藝不會對材料和零件產(chǎn)生毛剌。光滑的零件表面完全可滿足產(chǎn)品裝配的要求。

4、對一些槽的蝕刻加工能力。往往一些產(chǎn)品如不銹鋼或銅或鋁材質(zhì)等產(chǎn)品，會要求在材料的表面進行槽的加工。一般機械加的模式都是用刀具進行銑切。數(shù)量少的情況下，可以少量加工，但是若產(chǎn)品存在大量的這種槽，機加工的能力就凸顯出嚴重的不足。這時候，蝕刻加工也可以很好的解決這種材料表面槽的加工。

以下將介紹半導體制程中常見幾種物質(zhì)的濕式蝕刻：硅、二氧化硅、氮化硅及鋁。
5-2-1 硅的濕式蝕刻
在半導體制程中，單晶硅與復晶硅的蝕刻通常利用硝酸與氫氟酸的混合液來進行。此反應是利用硝酸將硅表面氧化成二氧化硅，再利用氫氟酸將形成的二氧化硅溶解去除，反應式如下：
Si + HNO3 + 6HF à H2SiF6 + HNO2 + H2 + H2O
上述的反應中可添加醋酸作為緩沖劑(Buffer Agent)，以抑制硝酸的解離。而蝕刻速率的調(diào)整可藉由改變硝酸與氫氟酸的比例，并配合醋酸添加與水的稀釋加以控制。
在某些應用中，常利用蝕刻溶液對于不同硅晶面的不同蝕刻速率加以進行(4)。例如使用氫氧化鉀與異丙醇的混合溶液進行硅的蝕刻。這種溶液對硅的(100)面的蝕刻速率遠較(111)面快了許多，因此在(100)平面方向的晶圓上，蝕刻后的輪廓將形成V型的溝渠，如圖5-2所示。而此種蝕刻方式常見于微機械組件的制作上。
2 二氧化硅的濕式蝕刻
在微電子組件制作應用中，二氧化硅的濕式蝕刻通常采用氫氟酸溶液加以進行(5)。而二氧化硅可與室溫的氫氟酸溶液進行反應，但卻不會蝕刻硅基材及復晶硅。反應式如下：
SiO2 + 6HF=H2 + SiF6 + 2H2O
由于氫氟酸對二氧化硅的蝕刻速率相當高，在制程上很難控制，因此在實際應用上都是使用稀釋后的氫氟酸溶液，或是添加氟化銨作為緩沖劑的混合液，來進行二氧化硅的蝕刻。氟化銨的加入可避免氟化物離子的消耗，以保持穩(wěn)定的蝕刻速率。而無添加緩沖劑氫氟酸蝕刻溶液常造成光阻的剝離。典型的緩沖氧化硅蝕刻液(BOE : Buffer Oxide Etcher)(體積比6:1之氟化銨(40%)與氫氟酸(49%))對于高溫成長氧化層的蝕刻速率約為1000Å/min。
在半導體制程中，二氧化硅的形成方式可分為熱氧化及化學氣相沉積等方式；而所采用的二氧化硅除了純二氧化硅外，尚有含有雜質(zhì)的二氧化硅如BPSG等。然而由于這些以不同方式成長或不同成份的二氧化硅，其組成或是結(jié)構(gòu)并不完全相同，因此氫氟酸溶液對于這些二氧化硅的蝕刻速率也會不同。但一般而言，高溫熱成長的氧化層較以化學氣相沉積方式之氧化層蝕刻速率為慢，因其組成結(jié)構(gòu)較為致密。
5-2-3氮化硅的濕式蝕刻
氮化硅可利用加熱至180°C的磷酸溶液(85%)來進行蝕刻(5)。其蝕刻速率與氮化硅的成長方式有關(guān)，以電漿輔助化學氣相沉積方式形成之氮化硅，由于組成結(jié)構(gòu)(SixNyHz相較于Si3N4) 較以高溫低壓化學氣相沉積方式形成之氮化硅為松散，因此蝕刻速率較快許多。
但在高溫熱磷酸溶液中光阻易剝落，因此在作氮化硅圖案蝕刻時，通常利用二氧化硅作為屏蔽。一般來說，氮化硅的濕式蝕刻大多應用于整面氮化硅的剝除。對于有圖案的氮化硅蝕刻，最好還是采用干式蝕刻為宜。
5-2-4鋁的濕式蝕刻
鋁或鋁合金的濕式蝕刻主要是利用加熱的磷酸、硝酸、醋酸及水的混合溶液加以進行(1)。典型的比例為80%的磷酸、5%的硝酸、5%的醋酸及10%的水。而一般加熱的溫度約在35°C-45°C左右，溫度越高蝕刻速率越快，一般而言蝕刻速率約為1000-3000 Å /min，而溶液的組成比例、不同的溫度及蝕刻過程中攪拌與否都會影響到蝕刻的速率。
蝕刻反應的機制是藉由硝酸將鋁氧化成為氧化鋁，接著再利用磷酸將氧化鋁予以溶解去除，如此反復進行以達蝕刻的效果。
在濕式蝕刻鋁的同時會有氫氣泡的產(chǎn)生，這些氣泡會附著在鋁的表面，而局部地抑制蝕刻的進行，造成蝕刻的不均勻性，可在蝕刻過程中予于攪動或添加催化劑降低接口張力以避免這種問題發(fā)生

其實，蝕刻加工能力還有很多種方面，是目前較新的工藝，希望可以幫助到有需要的人。

聯(lián)系人：隗（yu)小姐：136 2020 3959   0755-29914202      61500558     yw6@www.xazaiy.com

返回首頁

下一篇：干法蝕刻上一篇：蝕刻過程中應注意的問題