2、干法蚀刻（dry etch）基础知识介绍

图1 ETCH动画

蚀刻是半导体制造过程中关键技术之一，litho曝光完成对图案的传递后，再利用蚀刻技术把图案转移到光刻胶下面的film中。蚀刻可分为湿法（wet etch）和干法（dry etch），湿法蚀刻是将wafer浸泡在腐蚀液中，它具有各项同性（isotropic），即蚀刻的横向等于纵向，干法蚀刻是利用等离子体（plasma）轰击光刻胶下面的film并产生化学反应，完成图案的传递过程，具有各向异性（anisotropic），随着技术节点的进步，线宽不断缩小，湿法蚀刻逐渐被淘汰。等离子蚀刻主要包括以下四个步骤：

1. 气体分子在电磁场作用下形成plasma；

2. plasma在电磁场作用下扩散到wafer表面；

3. plasma与wafer表面发生物理、化学反应；

4. 产生的气体副产物被泵抽走。

主要过程如图所示，概况一下就是物理轰击、化学反应，polymer沉积，副产物去除等步骤：

图2 ETCH步骤

干法蚀刻（dry etch）工艺通常由四个基本状态构成：蚀刻前（before etch），部分蚀刻（partial etch），蚀刻到位（just etch），过度蚀刻（over etch），主要表征有蚀刻速率，选择比，关键尺寸，均匀性，终点探测。

图3 蚀刻前

图4 部分蚀刻

图5 蚀刻到位

图6 过蚀刻

（1）蚀刻速率（etch rate）：单位时间内去除蚀刻材料的深度或厚度。

图7 蚀刻速率示意图

（2）选择比（selectivity）：不同蚀刻材料的蚀刻速率比值。

图8 选择比示意图

（3）关键尺寸（critical dimension）：蚀刻完成后特定区域图形尺寸大小。

图9 关键尺寸示意图

（4）均匀性（uniformity）:衡量蚀刻关键尺寸（CD）均匀性，一般用CD的full map表征，公式为：U=(Max-Min)/2*AVG。

图10 均匀性示意图

（5）终点探测（end point）：在蚀刻过程中时刻检测光强的变化，当某一特定光强发生明显上升或下降时终止蚀刻，以此标志某一层film蚀刻的完成。

图11 end point示意图