硅蚀刻工艺在MEMS中的应用
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Dave Thomas / Trikon Technologies，Newport，Wales，United Kingdom
本文介绍了在现代微机电系统（MEMS；Micro Electro-Mechanical System）制造过程中必不可少的硅蚀刻流程，讨论了蚀刻设备对于满足四种基本蚀刻流程的要求并做了比较，包括块体（bulk）、精度（pre cision）、绝缘体上硅芯片（SOI；Silicon On Insulator）及高深宽比的蚀刻（high aspect ratio etching）等。并希望这些基本模块能衍生出可提供具备更高蚀刻率、更好的均匀度、更平滑的蚀刻侧壁及更高的高深宽比的蚀刻能力等蚀刻设备，以满足微机电系统的未来发展需求。
微机电系统是在芯片上集成运动件，如悬臂（cantilever）、薄膜（membrane）、传感器（sensor）、反射镜（mirror）、齿轮（gear）、马达（motor）、共振器（resonator）、阀门（valve）和泵（pump）等。这些组件都是用微加工技术（micromachining）制造的。由于硅材料的机械性及电性众所周知，以及它在主流IC制造上的广泛应用，使其成为微加工技术的首要选择材料。在制造各式各样的坑、洞、齿状等几何形状的方法中，湿式蚀刻具有快速及低成本的优势。然而，它所具有对硅材料各方向均以相同蚀刻速率进行的等向性（isotropic）蚀刻特性、或者是与硅材料的晶体结构存在的差异性、产生不同蚀刻速率的非等向性（a nisotropic）等蚀刻特性，会限制我们在工艺中对应用制造的特定要求，例如喷墨打印机的细微喷嘴制造（非等向性蚀刻特性总会造成V形沟槽，或具锥状（tapered walls）的坑洞，使关键尺寸不易控制）。而干式蚀刻正可克服这个应用限制，按照标准光刻线法（photolithographic）的光罩所定义的几何图案，此类干式蚀刻工艺可获取具有垂直侧壁的几何图案。举例来说，通常要蚀刻定义出较大尺寸的组件，如电容式加速微传感器（capacitive accelerometers）。通常我们会优先考虑湿式蚀刻方式，但对于需要更精确尺寸控制、或是整体尺寸需微缩的组件的制造，则会考虑选择采用干式蚀刻来达到工艺要求。
硅蚀刻
广泛应用的硅蚀刻方法，是起源于德国Robert Bosch公司开发的非等向性硅蚀刻工艺方法，被称为Bosch 气体交替技术（Bosch gas-switching technique）[1]。利用具有非等向性蚀刻反应的等离子源，与通过反应形成高分子蔽覆层（polymeric passivation layer）的另一种等离子源，两者反复交替进行的方法，以达到硅蚀刻的工艺要求。常用的在硅蚀刻生产过程中的气体选择，多是采用SF6（六氟化硫），因其可在能量只有2 0eV的条件下即可分解出6个氟原子，而这些氟原子会继续与Si反应形成挥发性SiF4（四氟化硅）。理论上，已定义几何图案的6寸硅晶圆占据了大约15%的裸片面积，设定等离子反应室内压力>30mtorr、SF6
流量>400sccm、及千瓦等级的射频（RF）能量等操作条件下，蚀刻率可达20微米/分。
为达成高速率的高分子沉积反应，在等离子反应产生的气体内F元素与C元素的比例需小于或等于2:1（即F:C≤2:1）。因此CHF3（三氟甲烷）与C3F8（全氟丙烷）不适用，而以C4F8（八氟环丁烷）较适当（C4 F8也是常用在等离子蚀刻氧化反应的添加气体）。由于此高分子沉积反应，提供一种可调整侧壁蔽覆层（s idewall passivation layer）的生成，同时可提高对罩幕材料（如光阻或二氧化硅等）的选择比的方法。当C4 F8及SF6气体混合时，气体交替分层是必不可少的，在室温条件下，容易产生一种圆齿状但又非等向性蚀刻的侧壁轮廓效果。在整个反应结束后，只要加入O2等离子，即可轻易去除沉积的高分子蔽覆膜。
对于电容式射频耦合技术，此应用于在高压气体操作的传统反应式离子蚀刻（RIE；reactive ion etching），在没有非常高的偏压下，是无法提供足够的射频功率以分解气体分子。相反，在高压气体条件下，当气体扩散较慢导致在局部范围内发生能量耦合（power coupling）现象，感应耦合等离子（ICP；inductively cou pled plasma）则会呈现不均匀的状况，这意味着大部分的气体还没被离解。因此在硅蚀刻生产应用上的解决方法是，采用一股逆流而上的气体、流量入口较小且搭配高射频功率的结构，另在下游晶圆反应槽区改用低射频偏压功率的设计。
永久磁铁可用来降低从反应槽壁流失的电子损失，如此可强化气体入口端的气体分解及电磁反应，以得到较佳的射频耦合效果，形成应有的等离子量以补偿不均匀的蚀刻率。Trikon‘s DSi工艺模块，即是依据此原理设计的。
蚀刻工艺
图1所示为应用在6寸空白晶圆（未定义任何图案）的各种干蚀刻工艺参数对硅蚀刻率的比较图表。经过多片6寸晶圆在相同的测试条件下，结果表明蚀刻率是一致的，误差在1%之内。这些试验数据说明了能源功率（source power）与SF6流量对蚀刻率的影响；如在2.5kW及SF6流量为900sccm的条件下，蚀刻率约为5微米/分。另外也表明了反应槽气体压力与偏压功率对蚀刻率的影响不大（至少在无高分子沉积步骤是如此）。以上观察正好符合氟原子与硅晶圆表面的进行化学反应这个说法。而在相同的实验测量条件下，通过对空白晶圆（未定义任何几何图案）上高分子沉积情形的观察，发现在高压气体和高流量C4F8的条件下，比较容易发生高分子沉积。
为满足微机电系统组件应用更广泛，现在已有多种不同的工艺正在发展，按不同的需求，参照常用的蚀刻流程种类，予以简化分类，可得到表1中所归纳出的四种蚀刻工艺，具体说明如下。
图16寸空白晶圆上的硅蚀刻率矩阵图
表1 四种蚀刻工艺的不同需求
块体蚀刻
一些微机电组件制造过程中需要蚀刻挖除较大量的Si基材，如压力传感器即为一例，即通过蚀刻晶背形成深的孔洞，但未蚀穿正面，在正面形成一层薄膜。还有其他组件需蚀穿晶圆，不是完全蚀透晶背而是直到停在晶背的镀层上。基于Bosch工艺的一项特点，当要维持一个近乎于垂直且平滑的侧壁轮廓时，是很难获得高蚀刻率的。因此通常为达到很高的蚀刻率，一般避免不了伴随产生具有轻微倾斜角度的侧壁轮廓。不过当采用这类块体蚀刻时，工艺中很少需要垂直的侧壁。
精确蚀刻
精确蚀刻工艺是专门为体积较小、垂直度和侧壁轮廓平滑性上升为关键因素的组件而设计的。就微机电组件而言，需要该方法的组件包括微光机电系统（MOEMS：Micro-Opto-Electro-Mechanical-Systems，应用于高反射率镜片）及浮雕印模（embossing die）等。一般说来，此类特性要求，蚀刻率的均匀度控制是远比蚀刻率重要得多。由于蚀刻剂在蚀刻反应区附近消耗率高，引发蚀刻剂密度相对降低，而在晶圆边缘蚀刻率会相应地增加，整片晶圆上的均匀度问题应运而生。上述问题可凭借对等离子或离子轰击（ion bombard ment）的分布图予以校正，从而达到均匀蚀刻的目的。例如Trikon‘s DSi的磁场通过改善反应槽的几何结构设计，把磁场量强度予以分布控制，使离子轰击集中到晶圆中心。在8寸晶圆上的应用表现，通常约有±1.0-2.5%的蚀刻率不均匀度。
侧壁粗糙度是来源于扇型侧壁的长度与深度的变化，此现象是因蚀刻反应与高分子蔽覆层的沉积反应的相对反应时间长短所造成的。例子表明蚀刻率与扇型侧壁深度（通常量取从罩幕算起第3个凹处的深度）具有很强的关联性，数据资料是以1.7微米及200微米线宽为试验对象。常用于描述Bosch工艺的特征值，即深宽比（ARDE；Aspect ratio-dependent etching）值，可说明蚀刻率与线宽尺寸间的变化相关性。一条1 00微米线宽在蚀刻率5.5微米/分的条件下，可得到小于30微米的扇型侧壁深度。
绝缘层上的硅晶蚀刻
最先进的微机电组件包含精细的可移动性零组件，例如应用于加速计、陀螺仪、偏斜透镜（tilting mirrors）、共振器（resonators）、阀门、泵、及涡轮叶片等组件的悬臂。这些许多的零组件，最初是以深硅蚀刻方法在晶圆的正面制造，接着藉由横方向的等向性底部蚀刻（lateral isotropic undercutting etch）的方法从基材脱离，此方法正是典型的表面细微加工技术。而此技术有一项特点是以掩埋的一层材料作为针对非等向性蚀刻的蚀刻终止层，达成以等向性蚀刻实现组件与基材间脱离的结构（如悬臂）。由于二氧化硅在硅蚀刻工艺中，具有高蚀刻选择比且在各种尺寸的绝缘层上硅晶材料可轻易生成的特性，通常被采用作为掩埋的蚀刻终止层材料。
在深硅蚀刻进行的初期，并非总是直接地达到掩埋的蚀刻终止层，因为在蚀刻终点（endpoint）时氧化层充
电时产生正离子——在不同线宽几何图案下进行蚀刻时，此现象更为严重，因为依据ARDE（深宽比影响蚀刻）特征值的定义，当较窄的线宽蚀刻形成时，较宽线宽的蚀刻必定会造成过度蚀刻（over-etch）。同时，荷电作用引起侧壁蚀刻横过接口；此机械装置会造成凹槽（notching），然而后续发生的侧壁沉积更是问题所在。对此的解决方法，即是在整个蚀刻过程或当达到蚀刻终止氧化层时，外加射频偏压脉冲。利用设定适当的时间参数，使电子在电源关闭期间自绝缘表面排除。在绝缘层上硅晶实施蚀刻工艺，可形成1. 9微米线宽的垂直侧壁，蚀刻率是3.7微米/分，以及凹槽深度是小于100nm，而整片晶圆上的蚀刻率均匀度约是±1.5%。
依据ARDE的特征值定义，根据在线宽≥20μm时的操作经验，基本上有90%会发生过度蚀刻现象；尽管如此，对于线宽在0.8~20微米的范围内、凹槽深度大致维持在100nm这种情况，是不受不同线宽的影响。由此可知在绝缘层硅晶的蚀刻应用上，偏压脉冲可提供较高自由度的操作工艺。
高深宽比
硅蚀刻工艺通常需要处理高深宽比的问题，如应用在回转仪（gyroscopes）及硬盘机的读取头等微机电组件即为此例。另外，此高深宽比的特性也是发展下一代晶圆级的高密度构造连接上的解决方案。考虑到有关高深宽比的主要问题，是等离子进出蚀刻反应区的状况：包括蚀刻剂进入蚀刻接口的困难程度（可借助离子击穿高分子蔽覆层实现），以及反应副产品受制于孔洞中无法脱离。在一般的等离子压力条件下，离子的准直性（Ion collimation）运动本身就会将高深宽比限制在约50:1。另外，随着具线宽深度特征离子的大量转移，这些细微变化可能会改变蚀刻过程中的轮廓。一般说来，随着蚀刻深度加深，蚀刻剂成分会减少，导致过多的高分子聚合反应，和蚀刻出渐窄的线宽。针对上述问题，设备制造商已发展出随着蚀刻深度加深，在工艺条件下逐渐加强的硬件及工艺，这样即可补偿蚀刻剂在大量离子迁徙的变化所造成的影响。
这里有一个针对8寸晶圆级所设计的专门的工艺例子。它的主要特征是蚀刻率3.5微米/分、线宽2.5微米、深宽比约21:1、蚀刻率的均匀度为±1.5%。其中大于89°的侧壁轮廓及约30nm的扇型侧壁深度可容许后续的电介质材料布植。
图2说明具线宽1.7μm（约6:1的高深宽比）及线宽200μm（约1:1的高深宽比）特征，所显现出蚀刻率与扇型侧壁深度的根本相关性。
结论
许多的应用在汽车及信息科技/娱乐部分的微机电制造商，在未来几年，将会推动极具生产价值的硅蚀刻工艺的开发需求。
硅蚀刻工艺是制造微机电组件过程中的一个关键的模块。上述四种工艺模块，说明了干式蚀刻对各式微机电组件工艺的多样性的需求，或许将来更是名目繁多。轮廓控制是微机电组件过程中普遍考虑的因素。随着蚀刻深度的增加，高速率蚀刻趋向于再加剧蚀刻效果（过多的蚀刻与沉积物间的关系）；高深宽比的线宽特征将随着蚀刻深度的加深，线宽有向越来越窄的趋势（过少的蚀刻与沉积物间的关系）；而绝缘层上硅晶的蚀刻技术，可应用在需要掩埋的蚀刻终止层上，满足具有无凹槽轮廓的工艺需求。
工艺技术需要多样化，还要具有更高稳定性和更好的再现功能，可实现可靠的量产目标。尤其，蚀刻率的均匀度需要改善，深宽比需要再度增加（随着整片晶圆上CD控制得严紧），以及保持一般的蚀刻率（考虑到高生产率及较低的单位生产成本）。许多蚀刻工艺要求穿透晶圆（至少400微米），且蚀刻时间越长，单位生产成本就越多，高速率蚀刻变得越发不可或缺。另外由于干式蚀刻本身的非等向性蚀刻特性，预计它将越来越被广泛采用。
MEMS深硅刻蚀工艺 研究报告
学院：机械与材料工程学院 班级：机械14-5 姓名： 学号： 指导教师： 目录 1、背 景................................................................................. (3) 2、ICP干法刻蚀原 理 (6) 3、ICP刻蚀硅实 验 (8)
3.1、光刻工艺 3.2、ICP刻蚀硅工艺 背景 一、什么是MEMS 微机电系统（MEMS, Micro-Electro-Mechanical System），也叫做微电子机械系统、微系统、微机械等，是指尺寸在几毫米乃至更小的高科技装置，其内部
结构一般在微米甚至纳米量级，是一个独立的智能系统。主要由传感器、动作器（执行器）和微能源三大部分组成。MEMS是在微电子技术（半导体制造技术）基础上发展起来的，融合了光刻、腐蚀、薄膜、LIGA、硅微加工、非硅微加工和精密机械加工等技术制作的高科技电子机械器件。 微机电系统是集微传感器、微执行器、微机械结构、微电源微能源、信号处理和控制电路、高性能电子集成器件、接口、通信等于一体的微型器件或系统。MEMS是一项革命性的新技术，广泛应用于高新技术产业，是一项关系到国家的科技发展、经济繁荣和国防安全的关键技术。 二、MEMS用途 MEMS侧重于超精密机械加工，涉及微电子、材料、力学、化学、机械学诸多学科领域。它的学科面涵盖微尺度下的力、电、光、磁、声、表面等物理、化学、机械学的各分支。 MEMS是一个独立的智能系统，可大批量生产，其系统尺寸在几毫米乃至更小，其内部结构一般在微米甚至纳米量级。常见的产品包括MEMS加速度计、MEMS麦克风、微马达、微泵、微振子、MEMS光学传感器、MEMS压力传感器、MEMS陀螺仪、MEMS湿度传感器、MEMS气体传感器等等以及它们的集成产品。 三、刻蚀工艺用途 刻蚀技术（etching technique），是在半导体工艺，按照掩模图形或设计要求对半导体衬底表面或表面覆盖薄膜进行选择性腐蚀或剥离的技术。刻蚀技术不仅是半导体器件和集成电路的基本制造工艺，而且还应用于薄膜电路、印刷电路
1 锌的冶炼方法 1.1 火法冶锌 火法冶锌是基于铅锌的沸点不同，使其还原后分离的方法，其工序为：精矿焙烧，烧结矿、熔剂、焦炭在密闭鼓风炉中还原焙烧成金属。 火法冶锌又可分为：竖罐炉法，鼓风炉法，电炉法及其它土法冶锌。 1.2 电炉法 电炉法是利用电能直接在电炉内加热炉料，经还原熔炼连续蒸发出锌蒸气，然后冷凝得粗锌，再精炼得精制锌，或将锌蒸气骤冷得超细锌粉。该法可以处理焙砂、氧化矿、煅烧的菱锌矿，也可以在炉料中配入适量锌浮渣。电炉法产锌约占3％。 该方法工序简单，投资省，建设周期短，热利用率高，环保条件也可以。但该方法生产规模小，单台电炉产量为1000～2500t／a，吨锌电耗4000～5000kW·h，只在电源丰富的地方采用，近年来，各地建立了一批电炉冶锌厂，规模在年产2000t以下。 1.3 火法炼锌是基于氧化锌在高温条件下能被炭质还原剂还原，使锌挥发出来，而与原料中其他组分分离，其还原反应为： ZnO+CO=Zn （气）+CO 2 挥发出来的锌蒸气，经冷凝成为液体金属锌。火法炼锌的原则流程如图所示。 50年代出现的密闭鼓风炉炼锌，使火法炼锌获得了新的发展。其优点是能处理铅、锌复含精矿及含锌氧化物料，在同座鼓风炉中可生产出铅、锌两种不同金属。但目前只占锌产量的左右。
1、4 锌冶炼性质的特殊性表现为：沸点低，在火法冶炼温度下难以液态产出；氧化物稳定性高，一方面是还原挥发难度较大，冷凝中易重新氧化；另一方面决定了难以从硫化物直接氧化得到金属；负电性大，电积过程对净化要求高。对锌冶炼方法可能发展的方面简要介绍如下： （1）以液态产出锌的还原熔炼法，需采用高压火法设备，在可以预见的未来，不会成功。（2）硫化物直接氧化产出锌，实现的可能性很低。 （3）硫化物直接还原，日本东京大学开展了在氧化钙存在条件下，用碳直接还原挥发锌的研究，但目前只进行了实验室试验。此外，大量含硫化钙的罐渣如何处理尚需研究。（4）喷吹炼锌法：该工艺是将焦粉、氧气、锌焙砂喷入熔体渣中，使锌还原挥发，再用铅雨冷凝。该方法显然是试图借鉴三菱炼铜法的技术，开发出节能、过程强化的炼锌法。该法在理论分析的基础上，进行了实验室试验，于1983-1984年间进行了日产1t锌的工业试验，但因锌回收率低而停止。主要原因可能在于挥发率不够高，以及大量粉尘的炉气中锌冷凝效率低等。 （5）沃纳炼锌法：英国伯明翰大学采用金属铜置换硫化锌使锌挥发，所得冰铜在另一炉中进一步吹炼后返回利用。此法未经工业试验证实。 （6）湿法炼锌技术已趋完善，目前在改变电化体系，降低阳极电位方面有一些研究，如通氢气、加入甲醇等。但由于经济方面原因，目前还看不到应用前景。浸出渣的处理仍是今后研究的热点。 总而言之，在将来相当长一段时间内，锌冶炼工艺的开发还很难取得较大的进展，锌冶炼技术的发展还将集中在现有技术的完善方面，特别是湿法冶炼将会朝着设备大型化、作业连续化、操作机械化和控制自动化的方向不断发展。 ·
硅蚀刻工艺在MEMS中的应用 文章来源：本站原创 点击数：97 录入时间：2006-4-7 减小字体增大字体 Dave Thomas / Trikon Technologies，Newport，Wales，United Kingdom 本文介绍了在现代微机电系统（MEMS；Micro Electro-Mechanical System）制造过程中必不可少的硅蚀刻流程，讨论了蚀刻设备对于满足四种基本蚀刻流程的要求并做了比较，包括块体（bulk）、精度（pre cision）、绝缘体上硅芯片（SOI；Silicon On Insulator）及高深宽比的蚀刻（high aspect ratio etching）等。并希望这些基本模块能衍生出可提供具备更高蚀刻率、更好的均匀度、更平滑的蚀刻侧壁及更高的高深宽比的蚀刻能力等蚀刻设备，以满足微机电系统的未来发展需求。 微机电系统是在芯片上集成运动件，如悬臂（cantilever）、薄膜（membrane）、传感器（sensor）、反射镜（mirror）、齿轮（gear）、马达（motor）、共振器（resonator）、阀门（valve）和泵（pump）等。这些组件都是用微加工技术（micromachining）制造的。由于硅材料的机械性及电性众所周知，以及它在主流IC制造上的广泛应用，使其成为微加工技术的首要选择材料。在制造各式各样的坑、洞、齿状等几何形状的方法中，湿式蚀刻具有快速及低成本的优势。然而，它所具有对硅材料各方向均以相同蚀刻速率进行的等向性（isotropic）蚀刻特性、或者是与硅材料的晶体结构存在的差异性、产生不同蚀刻速率的非等向性（a nisotropic）等蚀刻特性，会限制我们在工艺中对应用制造的特定要求，例如喷墨打印机的细微喷嘴制造（非等向性蚀刻特性总会造成V形沟槽，或具锥状（tapered walls）的坑洞，使关键尺寸不易控制）。而干式蚀刻正可克服这个应用限制，按照标准光刻线法（photolithographic）的光罩所定义的几何图案，此类干式蚀刻工艺可获取具有垂直侧壁的几何图案。举例来说，通常要蚀刻定义出较大尺寸的组件，如电容式加速微传感器（capacitive accelerometers）。通常我们会优先考虑湿式蚀刻方式，但对于需要更精确尺寸控制、或是整体尺寸需微缩的组件的制造，则会考虑选择采用干式蚀刻来达到工艺要求。 硅蚀刻 广泛应用的硅蚀刻方法，是起源于德国Robert Bosch公司开发的非等向性硅蚀刻工艺方法，被称为Bosch 气体交替技术（Bosch gas-switching technique）[1]。利用具有非等向性蚀刻反应的等离子源，与通过反应形成高分子蔽覆层（polymeric passivation layer）的另一种等离子源，两者反复交替进行的方法，以达到硅蚀刻的工艺要求。常用的在硅蚀刻生产过程中的气体选择，多是采用SF6（六氟化硫），因其可在能量只有2 0eV的条件下即可分解出6个氟原子，而这些氟原子会继续与Si反应形成挥发性SiF4（四氟化硅）。理论上，已定义几何图案的6寸硅晶圆占据了大约15%的裸片面积，设定等离子反应室内压力>30mtorr、SF6
干法刻蚀工艺 干法刻蚀工艺可分为物理性刻蚀与化学性刻蚀两种方式。物理性刻蚀是利用辉光放电将气体（如氩）电离成带正电的离子，再利用偏压将离子加速，溅击在被刻蚀物的表面而将被刻蚀物的原子击出，该过程完全是物理上的能量转移，故称为物理性刻蚀。其特色在于，具有非常好的方向性，可获得接近垂直的刻蚀轮廓。但是由于离子是全面均匀地溅射在芯片上，所以光刻胶和被刻蚀材料同时被刻蚀，造成刻蚀选择性偏低。同时，被击出的物质并非挥发性物质，这些物质容易二次沉积在被刻蚀薄膜的表面及侧壁上。因此，在超大规模集成化制作工艺中，很少使用完全物理方式的干法刻蚀方法。 化学性刻蚀或称为等离子体刻蚀( PLASMA Etching，PE)，是利用等离子体将刻蚀气体电离并形成带电离子、分子及反应性很强的原子团，它们扩散到被刻蚀薄膜表面后与被刻蚀薄膜的表面原子反应生成具有挥发性的反应产物，并被真空设备抽离反应腔。因这种反应完全利用化学反应，故称为化学性刻蚀。这种刻蚀方式与前面所讲的湿法刻蚀类似，只是反应物与产物的状态从液态改为气态，并以等离子体来加快反应速率。因此，化学性干法刻蚀具有与湿法刻蚀类似的优点与缺点，即具有较高的掩膜／底层的选择比及等向性。鉴于化学性刻蚀等向性的缺点，在半导体工艺中，只在刻蚀不需要图形转移的步骠（如光刻胶的去除）中应用纯化学刻蚀方法。 最为广泛使用的方法是结合物理性的离子轰击与化学反应的反应离子刻蚀( RIE)。这种方式兼具非等向性与高刻蚀选择比的双重优点。刻蚀的进行主要靠化学反应来实现，加入离子轰击的作用有两方面。 1)破坏被刻蚀材质表面的化学键以提高反应速率。 2)将二次沉积在被刻蚀薄膜表面的产物或聚合物打掉，以使被刻蚀表面能充分与刻蚀气体接触。由于在表面的二次沉积物可被离子打掉，而在侧壁上的二次沉积物未受到离子的轰击，可以保留下来阻隔刻蚀表面与反应气体的接触、使得侧壁不受刻蚀，所以采用这种方式可以获得非等向性的刻蚀效果。 当应用于法刻蚀时，主要应注意刻蚀速率、均匀度、选择比及刻蚀轮廓等因素。
苏州市职业大学 毕业设计（论文）说明书 设计（论文）题目太阳能电池片湿刻蚀的应用系电子信息工程系专业班级08电气2 姓名李华宁 学号087301218 指导教师孙洪 年月日
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Solar cell wet etching application Abstract Wet carved is wet etching, it is a kind of etching method, mainly in the relatively flat membrane surface, thereby increasing suede carving out process, reduce light light reflection, etching available dilute hydrochloric acid etc. Wet etching is will etching materials soaked in a mordant within the corrosion of technology. It is a kind of pure chemical etching, has excellent selectivity, etching the current film will cease, and won't damaged following a layer of film to other materials. Research on various chemicals to the flow the influence of battery piece etching depth. First check all kinds of material, grasps this topic relevant knowledge: by hydrofluoric acid, nitric acid, hydrochloric acid, sodium hydroxide etc chemicals flow, temperature, humidity and so on the influence of solar cell. Through technology software analysis, optimization of process parameters, obtain optimal parameters. Keyword:wet etching; Corrosion; Flow; Solar battery
设计文件名称Edge Isolation & PSG Selective Emitter工 艺操作规程 T-IS-026 产品型号名称156×156多晶绒面电池共6页第1页1、工艺目的： 通过化学反应，将硅片上下表面的PN结刻断，以达到正面与背面绝缘的目的；另外经过化学反应，刻蚀掉未被蜡覆盖的硅片表面的一定深度，做选择性发射极；最后用BDG去除inkjet 工序中的喷涂的层蜡，用KOH药液去除硅片表面的多孔硅；同时用HF去除表面的磷硅玻璃层。 2、设备及工具： Edge Isolation & PSG Selective Emitter 、电子天平、PVC手套、口罩、防护服、防护眼罩、防护套袖、橡胶手套、防酸碱胶鞋、GP Solar电阻测试仪（边缘电阻）、浓度分析仪等。 3、适用范围 本工艺适用于Edge Isolation & PSG Selective Emitter。 4、职责 本工艺操作规程由工艺工程师负责调试、修改、解释。 5、材料： 合格的多晶硅片（INKJET后）、HF（49%,电子级，工作压力3-5bar， KOH（49%,电子级，工作压力3-5bar）、HNO 3 （65%，电子级，工作压力3-5bar），DI水（工作压力3-5bar）、压缩空气（工作压力6-7bar，除油，除水，除粉尘）， Butyldiglycol（2一（2一丁氧乙氧基）乙醇）（BDG）（100%，电子级，工作压力3-5bar）， 冷却水（入水：工作压力3-4bar，最大入水温度25°C，出水工作压力：最大2bar），新鲜空气（Fresh air用于旋转器腔室）（工作压力100Pa）， 乙二醇（制冷机）。 6、工艺描述： 6.1、工艺条件：环境温度：+ 22°C to + 24°C；环境湿度: 45 to 65 % RH at 24°C；
湿法电解锌工艺流程选择概述 1.。1 工艺流程选择 根据原料成份采用常规的工艺流程，技术成熟可靠，劳动环境好，有较好的经济效益，同时综合回收铜、镉、钴等伴生有价金属。工艺流程特点如下： （1）挥发窑产出的氧化锌烟尘一般含气氟、氯、砷、锑杂质，且含有较高的有机物，影响湿法炼锌工艺，所以通常氧化锌烟尘需先进多膛焙烧脱除以上杂质。 （2）氧化锌烟尘和焙砂需分别进行浸出，浸出渣采用回转窑挥发处理，所产氧化锌烟尘送多膛焙烧炉处理。 （3）氧化锌烟尘浸出液返焙砂系统，经中性浸出浓密后，上清液送净液车间处理，净液采用三段净化工艺流程。 （4）净化后液送往电解车间进行电解。产出阴极锌片经熔铸后得锌锭成品。 （5）净液产出的铜镉渣和钴渣进行综合回收（或外卖）。 1.6.2 工艺流程简述 焙砂经中浸、酸浸两段浸出、浓密、过滤，得到中浸上清液及酸浸渣。酸浸渣视含银品位进行银的回收后送回转窑挥发处理得氧化锌，经脱氟、氯，然后进行单独浸出，浸液与焙砂系统的浸出液混合后送净液。回转窑渣送渣场堆存。产出的中浸上清液经三段净化，即第一段用锌粉除铜镉；第二段用锌粉和锑盐高温除钴；第三段再用锌粉除复溶的镉，以保证新液的质量，所得新液送电解。电解采用传统的电解沉积工艺，用人工剥离锌片，剥下的锌片送熔铸，产出锌锭。
采用上述工艺流程的理由：主要是该工艺流程基建投资省，易于上马，建设周期短、见效快、效益高。这在株冶后10万吨电锌扩建、广西、云南、贵州等多家企业的实践中，已得到充分证实和肯定。 对净液工艺的选择，目前国内外湿法炼锌净液流程的发展趋势，主要是溶液深度净化。采用先冷后热的净液流程，为保证净液质量，设置三段净化，当第二段净化质量合格时，也可以不进行第三段净化，直接送电解。该流程稳妥可靠，净化质量高，能满足生产0#锌和1#锌的新液质量要求。 作业制度，拟采用连续操作，国内西北冶、株冶等都有生产经验。与间断操作相比，可大减少设备的容积，减少设备数量，相应可减少厂房建筑面积，故可大幅度降低基建投资。 1..3 综合利用及环境保护 浸出渣可根据含银品位高低进行银的回收后再送回转窑处理，所得氧化锌经脱氟、氯后进入氧化锌浸出系统，进一步回收锌、铟等有价金属。 净液所得铜镉渣经低酸浸出后，所得铜渣可作为炼铜原料出售。 浸出液经锌粉置换，所得贫镉液含锌很高，返回锌浸出车间，所得海绵镉进一步处理后，获得最终产品镉锭出售。 净液所得钴渣，经酸洗脱锌后根据含钴品位再考虑是否回收钴，暂时先堆存（或外卖）。 熔铸所得浮渣，其粗粒可返回熔化或作生产锌粉用。处理所得氧化锌可作为生产硫酸锌或氯化锌的原料，根据需求而定。 各湿法炼锌车间的污酸、污水，经中和沉处理后，可达到国家工业排放标准。
硅片工艺程
集成电路工艺之
Materials
IC Fab Metallization CMP Dielectric deposition Test
Wafers
刻蚀
Thermal Processes Masks
Implant
Etch PR strip
Packaging
Photolithography Design
Final Test
刻蚀
1、基本介绍 2、湿法刻蚀 3、干法刻蚀 4、刻蚀工艺
刻蚀的定义
基于光刻技术的腐蚀：刻蚀 湿法称腐蚀？干法称刻蚀？ 将光刻胶上的IC设计图形转移到硅片 表面 腐蚀未被光刻胶覆盖的硅片表面，实 现最终的图形转移 化学的，物的或者两者的结合
栅极光刻对准
栅极光刻掩膜
光刻胶 多晶硅
STI P-Well
USG
栅极光刻曝光
Gate Mask
显影/后烘/检验
Photoresist Polysilicon STI P-Well USG STI
PR Polysilicon USG P-Well
多晶硅刻蚀（1）
Polysilicon
多晶硅刻蚀（2）
Gate Oxide Polysilicon
PR STI P-Well USG STI
PR USG P-Well
去除光刻胶
Gate Oxide Polysilicon
离子注入
Gate Oxide Dopant Ions, As Polysilicon
+
STI P-Well
USG
STI
n+ P-Well
n+
USG Source/Drain
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910353084.X (22)申请日 2019.04.29 (71)申请人 苏州工业园区纳米产业技术研究院 有限公司 地址 215000 江苏省苏州市工业园区金鸡 湖大道99号苏州纳米城西北区23幢3 楼 (72)发明人 陈桥波 (74)专利代理机构 苏州谨和知识产权代理事务 所(特殊普通合伙) 32295 代理人 唐静芳 (51)Int.Cl. H01L 21/306(2006.01) (54)发明名称 深硅沟槽刻蚀方法及硅器件 (57)摘要 本发明涉及一种硅器件及深硅沟槽刻蚀方 法，该深硅沟槽刻蚀方法包括以下步骤：S1、提供 硅衬底和光阻，将所述光阻涂布到硅衬底上；S2、 进行曝光显影，采用反应离子刻蚀工艺，利用干 法刻蚀对所述硅衬底进行刻蚀，其中，刻蚀气体 包括SF 6、O 2和HBr；S3、反应离子刻蚀结束后，进 行干法去胶并清洗，得到硅器件，所述硅器件上 具有深硅沟槽。该刻蚀方法采用SF 6+O 2+HBr的气 体组合刻蚀深硅沟槽，其刻蚀率高，工艺流程简 便。所制备得到的硅器件具有光滑、平整且垂直 的深硅沟槽，有效解决了目前rie干法刻蚀深硅 沟槽的沟槽侧壁角度倾斜度较大、底部较粗糙， 不满足工艺需求等问题。权利要求书1页 说明书3页 附图2页CN 110071039 A 2019.07.30 C N 110071039 A
权 利 要 求 书1/1页CN 110071039 A 1.一种深硅沟槽刻蚀方法，其特征在于，包括以下步骤： S1、提供硅衬底和光阻，将所述光阻涂布到硅衬底上； S2、进行曝光显影，采用反应离子刻蚀工艺，利用干法刻蚀对所述硅衬底进行刻蚀，其中，刻蚀气体包括SF6、O2和HBr； S3、反应离子刻蚀结束后，进行干法去胶并清洗，得到硅器件，所述硅器件上具有深硅沟槽。 2.如权利要求1所述的深硅沟槽刻蚀方法，其特征在于，在所述刻蚀气体中，SF6和HBr的体积比为1:2至2:1。 3.如权利要求2所述的深硅沟槽刻蚀方法，其特征在于，在所述刻蚀气体中，SF6和HBr的体积比1:1。 4.如权利要求1所述的深硅沟槽刻蚀方法，其特征在于，在所述干法刻蚀过程中，聚合物覆盖在所述深硅沟槽的侧壁作为刻蚀阻挡层。 5.如权利要求1或4所述的深硅沟槽刻蚀方法，其特征在于，在所述干法刻蚀过程中，射频功率为700-1100W。 6.如权利要求1所述的深硅沟槽刻蚀方法，其特征在于，在所述干法去胶过程中，温度为80-140℃。 7.如权利要求1所述的深硅沟槽刻蚀方法，其特征在于，所述深硅沟槽的深度大于6μm。 8.根据权利要求1至7中任一项所述的深硅沟槽刻蚀方法所制得的硅器件，其特征在于，所述硅器件上设有深硅沟槽，所述深硅沟槽的深度大于6μm。 2
氧化锌生产工艺 集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）
氧化锌生产工艺流程 氧化锌是锌的一种氧化物，难溶于水，可溶于酸和强碱。氧化锌是一种常用的化学添加剂，广泛地应用于塑料、硅酸盐制品、合成橡胶、润滑油、油漆涂料、药膏、粘合剂、食品、电池、阻燃剂等产品的制作中。氧化锌的能带隙和激子束缚能较大，透明度高，有优异的常温发光性能，在半导体领域的液晶显示器、薄膜晶体管、发光二极管等产品中均有应用。此外，微颗粒的氧化锌作为一种纳米材料也开始在相关领域发挥作用。另外，氧化锌也可以进一步加工生成硫酸锌和碳酸锌，是一种重要的饲料添加剂。 铅锌矿物原料大多数都为铅锌矿共生，经过优先浮选很难达到铅锌完全分离。铅锌矿冶炼是将锌富集在渣中，然后用烟化炉处理炉渣，产出氧化锌或者次氧化锌。此外，湿法炼锌厂产出的浸出渣以及贫氧化锌矿经过回转窑烟化得到氧化锌或者次氧化锌。次氧化锌的主要成分是ZnO，只是品位一般为45%~65%。所谓“次"是指品位次，在我国广西、贵州、云南、湖南等等地方产量较大，其用途主要是进一步加工电解锌或氧化锌。下面主要介绍用回转窑生产氧化锌的工艺流程。 回转窑是指旋转煅烧窑（俗称旋窑或转窑），属于建材设备类。回转窑按处理物料不同可分为水泥窑、冶金化工窑和石灰窑。水泥窑主要用于煅烧水泥熟料，分干法生产水泥窑和湿法生产水泥窑两大类。冶金化工窑则主要用于冶金行业钢铁厂贫铁矿磁化焙烧；铬、镍铁矿氧化焙烧；耐火材料厂焙烧高铝钒土矿和铝厂焙烧熟料、氢氧化铝；化工厂焙
烧铬矿砂和铬矿粉等类矿物。石灰窑（即活性石灰窑）用于焙烧钢铁厂、铁合金厂用的活性石灰和轻烧白云石。 在氧化锌生产过程中，从窑尾加入预先搅拌好的含有锌的矿粉、水渣、焦炭的混合物，一般选用皮带输送机加料。由于窑尾进料口小，皮带输送机输送的物料不一定能够全部进入窑内，所以一般要在窑尾设有返料仓，由皮带输送机上掉落下来的物料在返料仓灰斗收集然后送入配料车间继续使用。进入窑内的物料随着回转窑不断旋转向窑头方向运动，通过预热区提高物料温度，然后进入燃烧区。借助物料中焦炭的燃烧产生的热量，矿粉和水渣中的锌在一定温度下升华变为锌蒸汽。在引风机作用下，锌蒸汽从窑尾经过表冷系统降温，同时在这个过程中，锌被空气中的氧气氧化为氧化锌和次氧化锌，然后进入被捕集。由于烟气中含有硫化物等酸性物质，需要在后设置脱硫塔进行脱硫处理，然后才能排入烟囱。其他不能被升华的料渣和没有燃尽的碳粉、煤粉随着转窑的旋转，从窑头排出。由于锌被氧化需要温度较高，需要在窑头设置罗茨风机向窑内喷吹空气助燃。 氧化锌生产系统包括配料系统、回转窑、冷却系统、除尘系统和输送系统。
硅的深刻蚀技术 硅RIE刻蚀的基本原理 含有F, Cl, Br，I单质或者化合物气体均可以作为硅的刻蚀剂， 添加一些辅助气体有助于提高它的选择性， 常用刻蚀剂组合如：CF4/O2, CF2CL2, CF3CL, SF6/O2/CL2，CCL4, NF3, CCL4, CHF3等 不管上述哪一种化合物作为刻蚀剂，在等离子体中都会存在大量的卤素原子，它们以化学吸附方式与硅表面结合，在没有外力作用的情况下，反应生成的产物分离的速率很慢，特别是Cl,Br,I原子更是如此，构成了Si与其它活性成份进一步接触的障碍，但是，当它们得到电子之后，就会与Si 一起离开表面，
所以，重掺杂的N型硅会显著增加自发反应的速度。这种反应是热力学上自发进行的反应，只要使它们相遇便能够促成反应，因此它是各向同性的，从热力学观点出发，按照F, Cl, Br, I顺序，它们与Si自发反应的能力逐渐减弱，I并不常用，可能是它的蒸汽压比较低，与硅的化合物不那么稳定。 各向同性刻蚀的典型剖面 高深宽比刻蚀的机理 RIE刻蚀效应被分为两种机制： 溅射刻蚀 化学反应刻蚀
研究表明，具有20-40eV以上能量的粒子均有可能通过轰击而使固体表面的原子脱离原来位置，形成溅射刻蚀，它主要是借助离子轰击实现的。前面曾经讲到离子束刻蚀，方向性是它的重要特征。 化学刻蚀则是借助接触吸附，各向同性地进行，它主要是中性粒子完成的，它的存在需要满足两个方面的条件： 1.体系中存在能够形成挥发性化合物的基础物质，并且能够扩散到达硅表面 2.最终要挥发的化合物必须有足够的稳定性，以便它一旦形成，便有足够稳定性以减少再次分解的几率。 同时，要创造条件促成其尽快脱离反应界面，如低气压等 其实简单地将它们二者相加并不能很好地解释各种实验现象，研究人员发现，中性粒子化学作用与离子轰击相结合所能够产生的刻蚀速率，会十倍于它们单独作用的速率和。
硅刻蚀技术简介 在半导体制程中，单晶硅与多晶硅的刻蚀通常包括湿法刻蚀和干法刻蚀，两种方法各有优劣，各有特点。 湿法刻蚀即利用特定的溶液与薄膜间所进行的化学反应来去除薄膜未被光刻胶掩膜覆盖的部分，而达到刻蚀的目的。因为湿法刻蚀是利用化学反应来进行薄膜的去除，而化学反应本身不具方向性，因此湿法刻蚀过程为等向性。湿法刻蚀过程可分为三个步骤：1) 化学刻蚀液扩散至待刻蚀材料之表面；2) 刻蚀液与待刻蚀材料发生化学反应； 3) 反应后之产物从刻蚀材料之表面扩散至溶液中，并随溶液排出。 湿法刻蚀之所以在微电子制作过程中被广泛的采用乃由于其具有低成本、高可靠性、高产能及优越的刻蚀选择比等优点。但相对于干法刻蚀，除了无法定义较细的线宽外，湿法刻蚀仍有以下的缺点：1) 需花费较高成本的反应溶液及去离子水；2) 化学药品处理时人员所遭遇的安全问题；3) 光刻胶掩膜附着性问题；4) 气泡形成及化学腐蚀液无法完全与晶片表面接触所造成的不完全及不均匀的刻蚀。 基于以上种种原因，这里就以下三个方面着重介绍下干法刻蚀。 1、硅等离子体刻蚀工艺的基本原理 干法刻蚀是利用射频电源使反应气体生成反应活性高的离子和电子，对硅片进行物理轰击及化学反应，以选择性的去除我们需要去除的区域。被刻蚀的物质变成挥发性的气体，经抽气系统抽离，最后按照设计图形要求刻蚀出我们需要实现的深度。 干法刻蚀可以实现各向异性，垂直方向的刻蚀速率远大于侧向的。其原理如图所示，生成CF基的聚合物以进行侧壁掩护，以实现各向异性刻蚀。 刻蚀过程一般来说包含物理溅射性刻蚀和化学反应性刻蚀。对于物理溅射性刻蚀就是利用辉光放电，将气体解离成带正电的离子，再利用偏压将离子加速，溅击在被蚀刻物的表面，而将被蚀刻物质原子击出（各向异性）。对于化学反应性刻蚀则是产生化学活性极强的原(分)子团，此原(分)子团扩散至待刻蚀物质的表面，并与待刻蚀物质反应产生挥发性的反应生成物（各向同性），并被真空设备抽离反应腔。 2、硅刻蚀工艺的要求
蒈 Edge Isolation & PSG Selective Emitter 工艺操作规程 莁产品型号名称 賺156X 156多晶绒面电池 薆共6页 蒄第 腿设计文件名称 羅 T-IS-026
肂1、工艺目的: 节通过化学反应，将硅片上下表面的PN结刻断，以达到正面与背面绝缘的目的；另外经过 化学反应，刻蚀掉未被蜡覆盖的硅片表面的一定深度，做选择性发射极；最后用BDG去除inkjet工序中的喷涂的层蜡，用KOH药液去除硅片表面的多孔硅；同时用HF去除表面的磷硅玻璃层。 罿2、设备及工具： 肇Edge Isolation & PSG Selective Emitter 、电子天平、PVC手套、口罩、防护服、防护眼罩、防护套袖、橡胶手套、防酸碱胶鞋、GPSolar电阻测试仪（边缘电阻）、浓度分析仪等。 袂3、适用范围 聿本工艺适用于Edge Isolation & PSG Selective Emitter 。 肇4、职责 薇本工艺操作规程由工艺工程师负责调试、修改、解释。 薃5、材料： 肁合格的多晶硅片（INKJET后）、HF（49%电子级，工作压力3-5bar，
葿KOH（49%,电子级，工作压力3-5bar ）、HNO（65% 电子级，工作压力3-5bar），羆DI水（工作压力3-5bar ）、压缩空气（工作压力6-7bar，除油，除水，除粉尘） 莃Butyldiglycol （2 一（2 一丁氧乙氧基）乙醇）（BDG （100%，电子级，工作压力 3-5bar）， ），膂冷却水（入水：工作压力3-4bar，最大入水温度25°C,出水工作压力：最大2bar 薈新鲜空气（Fresh air用于旋转器腔室）（工作压力100Pa）， 莅乙二醇（制冷机）。 肃6、工艺描述： 羀6.1、工艺条件：环境温度：+ 22° C to + 24° C;环境湿度：45 to 65 %RHat 24° C;
半导体设备硅刻蚀机概述 在众多半导体工艺中，刻蚀是决定特征尺寸的核心工艺技术之一。刻蚀分为湿法刻蚀和干法刻蚀。湿法刻蚀采用化学腐蚀进行，是传统的刻蚀工艺。它具有各向同性的缺点，即在刻蚀过程中不但有所需要的纵向刻蚀，也有不需要的横向刻蚀，因而精度差，线宽一般在3um以上。干法刻蚀是因大规模集成电路生产的需要而开发的精细加工技术，它具有各向异性特点，在最大限度上保证了纵向刻蚀，还可以控制横向刻蚀。本节介绍的硅刻蚀机就是属于干法ICP（Inductively Coupled Plasma）刻蚀系统。它被广泛应用在微处理器（CPU）、存储（DRAM）和各种逻辑电路的制造中。 典型的硅刻蚀机系统结构如下图2-1所示。整个系统分为传输模块（Transfer Module）、工艺模块（Process Module）等。 图2-1 典型的硅刻蚀机系统结构 传输模块由Loadport、机械手（Robot）、硅片中心检测器等主要
部件组成，其功能是完成硅片从硅片盒到PM的传输。Loadport用于装载硅片盒，机械手负责硅片的传入和传出。在传送过程中，中心检测器会自动检测硅片中心在机械手上的位置，进而补偿机械手伸展和旋转的步数以保证硅片被放置在PM静电卡盘的中心。 工艺模块（PM，如图2-2所示）是整个系统的核心，刻蚀工艺就在PM中完成。一个机台可以带2－4个工艺模块，工艺模块包括反应腔室、真空及压力控制系统、射频（RF）系统、静电卡盘和硅片温度控制系统、气体流量控制系统以及刻蚀终点检测系统等。其反应原理概述如下： 刻蚀气体（主要是F基和Cl基的气体）通过气体流量控制系统通入反应腔室，在高频电场（频率通常为13.56MHZ）作用下产生辉光放电，使气体分子或原子发生电离，形成“等离子体”（Plasma）。在等离子体中，包含由正离子（Ion＋）、负离子（Ion－）、游离基（Radical）和自由电子（e）。游离基在化学上很活波、它与被刻蚀的材料发生化学反应，生成能够由气流带走的挥发性化合物，从而实现化学刻蚀。另一方面，如图2-2所示，反应离子刻蚀腔室采用了阴极面积小，阳极面积大的不对称设计。在射频电源所产生的电场作用下带负电的自由电子因质量小，运动速度快，很快到达阴极；而正离子则由于质量大，速度慢不能在相同的时间内到达阴极，从而使阴极附近形成了带负电的鞘层电压。同时由于反应腔室的工作气压在10－3～10－2Torr，这样正离子在阴极附近得到非常有效的加速，垂直轰击放置于阴极表面的硅片，这种离子轰击可大大加快表面的化学反应以及反应生产物
https://www.doczj.com/doc/1d13382157.html, → 着硅珊ＭＯＳ器件的出现，多晶硅渐渐成为先进器件材料的主力军。除了用作ＭＯＳ栅 极之外多晶硅还广泛应用于ＤＲＡＭ的深沟槽电容极扳填充，闪存工艺中的位线和字线。这些工艺的实现都离不开硅的干法刻蚀技术其中还包括浅槽隔离的单晶硅刻蚀和金属硅化物的刻蚀。为了满足越来越苛刻的要求，业界趋向于采用较低的射频能量并能产生低压和高密度的等离子体来实现硅的干法刻蚀。感应耦合等离子刻蚀技术（ＩＣＰ）被广泛应用于硅及金属硅化物刻蚀，具有极大技术优势和前景。它比典型的电容耦合（ＣＣＰ）等离子刻蚀技术高出１０￣２０倍。此外，其对离子浓度和能量的独立控制扩大了刻蚀工艺窗口及性能。 硅栅（Ｐｏｌｙ Ｇａｔｅ）的干法刻 蚀： 随着晶体管尺寸的不断缩小对硅栅的刻蚀就越具有挑战性。这种挑战体现在对关键尺寸（ＣＤ）及其均匀性的控制，即对栅氧化层选择比的提高，对剖面轮廓的一致性控制以及减少等离子导致的损伤。 因为受到光刻线宽的限制，为达到最后的ＣＤ 线宽要求往往需要先对光阻进行缩小处理，然后进一步往下刻蚀。ＢＡＲＣ打开后，再以光阻为阻挡层将ＴＥＯＳ 打开。 接着把剩余的光阻去除，再以ＴＥＯＳ作为阻挡层对硅栅进行刻蚀。为了保护栅极氧化层不被损伤，通常要把硅栅的刻蚀分成几个步骤：主刻蚀、着陆刻蚀和过刻蚀。主刻蚀通常有比较高的刻蚀率但对氧化硅的选择比较小。通过主刻蚀可基本决定硅栅的剖面 硅的干法刻蚀简介 应用材料中国，葛强 轮廓和关键尺寸。着陆刻蚀通常对栅极氧化层有比较高的选择比以确保栅极氧化层不被损伤。一旦触及到栅极氧化层后就必须转成对氧化硅选择比更高的过刻蚀步骤以确保把残余的硅清除干净而不损伤到栅极氧化层。 ＣＬ２，ＨＢｒ，ＨＣＬ是硅栅刻蚀的主要气体，ＣＬ２和硅反应生成挥发性的ＳｉＣｌ４而ＨＢｒ和硅反应生成的ＳｉＢｒ４ 同样具有挥发性。通常会在这些主刻蚀气体中加入小流量的氧气，一方面是为了在侧壁生成氧化硅从而增加对侧壁的保护；另一方面也提高了对栅极氧化层的选择比。在标准的ＩＣＰ双耦合刻蚀腔体中，ＨＢｒ－Ｏ２的组合通常能达到大于１００：１的选择比。为了避免伤及栅极氧化层，任何带Ｆ基的气体如ＣＦ４，ＳＦ６，ＮＦ３都不能在过刻蚀的步骤中使用。 浅沟槽（ＳＴＩ）的干法刻蚀： 在０．２５ｕｍ和以下的技术节点中，浅沟槽隔离技术被广泛应用。 因为它在减小表面积的同时提供更加有效的隔离。作为沟槽硅刻蚀的阻挡层可以直接用光阻但更多是采用氮化硅作为硅刻蚀的阻挡层。先用光阻作为氮化硅刻蚀的阻挡层，然后用氧等离子体将剩余的光阻除去，最后以氮化硅为阻挡层完成浅沟槽的刻蚀。 浅沟槽刻蚀的难点在于沟槽深度的匀度小于１００仯 饩拖嗟庇谛∮？．２５％ 的均匀性。随着硅片尺寸的增加要达到这样的要求就必须严格控制氮化过刻蚀、ＢＴ刻蚀和浅槽刻蚀的均匀性，每一步都会对最后的结果产生影响。其次为了满足沟槽隔离氧化物的填充要求，剖面轮廓的控制也是非常重要的环节。因 随 为太垂直的轮廓不利于ＨＤＰＣＶＤ的沉积，所以通常会要求适当的倾斜度。另外随着工艺尺寸的缩小，要求达到更高的深宽比使得剖面轮廓控制和深度均匀性控制受到更大的挑战．。当然ＣＤ 的均匀性和剩余氮化硅的均匀性也是重要的技术指标。 ＣＬ２和ＨＢｒ依然是浅沟槽的刻蚀的主要气体，再配合小流量的氧气和氮气来产生氮氧化硅形成侧壁钝化层从而达到理想的刻蚀剖面轮廓。氦气和氩气通常用作辅助稀释的作用。 另外浅槽底部轮廓同样影响到氧化物的填充。采用ＣＬ２ 做为主刻蚀的气体容易形成比较直的剖面轮廓和凸型的底部轮廓。采用ＨＢｒ 作为主刻蚀气体能得到比较斜的剖面轮廓和凹形的底部轮廓。 在实际生产中经常会遇到硅刻蚀的反应物没有被及时的清洗从而导致产品被污染的现象。这是因为硅片完成刻蚀离开反应腔时，在硅片的表面还有大量的Ｃｌ 和Ｂｒ 残留。 它们具有较强的挥发 性。当硅片暴露在空气中，空气中的水汽和ＣＬ、Ｂｒ形成ＨＣＬ和 ＨＢｒ。这些酸性物质会腐蚀和它们接触的表面形成一定程度的污染。为了防止这样的现象发生可以采用Ｏ２等离子清除表面的残留，或者利用腔体净化功能减少污染源。另外还应尽量减少硅片暴露在空气中的时间，尽快洗去表面污染物。 随着关键尺寸的不断缩小和硅片尺寸的扩大。先进的３００ｍｍ 硅刻蚀工艺腔体的气体和温度多采用内圈和外圈独立的控制以满足苛刻的工艺要求。可变的腔体尺寸也是业界的方向之一。腔体内环境的控制和不同硅片的一致性控制也是生产中最常遇到的问题。
湿法炼锌的浸出过程 一、锌焙烧矿的浸出目的与浸出工艺流程 （一）锌焙烧矿浸出的目的 湿法炼锌浸出过程，是以稀硫酸溶液（主要是锌电解过程产生的废电解液）作溶剂，将含锌原料中的有价金属溶解进入溶液的过程。其原料中除锌外，一般还含有铁、铜、镉、钴、镍、砷、锑及稀有金属等元素。在浸出过程中，除锌进入溶液外，金属杂质也不同程度地溶解而随锌一起进入溶液。这些杂质会对锌电积过程产生不良影响，因此在送电积以前必须把有害杂质尽可能除去。在浸出过程中应尽量利用水解沉淀方法将部分杂质（如铁、砷、锑等）除去，以减轻溶液净化的负担。 浸出过程的目的是将原料中的锌尽可能完全溶解进入溶液中，并在浸出终了阶段采取措施，除去部分铁、硅、砷、锑、锗等有害杂质，同时得到沉降速度快、过滤性能好、易于液固分离的浸出矿浆。 浸出使用的锌原料主要有硫化锌精矿（如在氧压浸出时）或硫化锌精矿经过焙烧产出的焙烧矿、氧化锌粉与含锌烟尘以及氧化锌矿等。其中焙烧矿是湿法炼锌浸出过程的主要原料，它是由ZnO和其他金属氧化物、脉石等组成的细颗粒物料。焙烧矿的化学成分和物相组成对浸出过程所产生溶液的质量及金属回收率均有很大影响。 （二）焙烧矿浸出的工艺流程 浸出过程在整个湿法炼锌的生产过程中起着重要的作用。生产实践表明，湿法炼锌的各项技术经济指标，在很大程度上决定于浸出所选择的工艺流程和操作过程中所控制的技术条件。因此，对浸出工艺流程的选择非常重要。 为了达到上述目的，大多数湿法炼锌厂都采用连续多段浸出流程，即第一段为中性浸出，第二段为酸性或热酸浸出。通常将锌焙烧矿采用第一段中性浸出、
第二段酸性浸出、酸浸渣用火法处理的工艺流程称为常规浸出流程，其典型工艺原则流程见图1。 图1湿法炼锌常规浸出流程 常规浸出流程是将锌焙烧矿与废电解液混合经湿法球磨之后，加入中性浸出槽中，控制浸出过程终点溶液的PH值为5．0～5．2。在此阶段，焙烧矿中的ZnO只有一部分溶解，甚至有的工厂中性浸出阶段锌的浸出率只有20%左右。此时有大量过剩的锌焙砂存在，以保证浸出过程迅速达到终点。这样，即使那些在酸性浸出过程中溶解了的杂质（主要是Fe、AS、Sb）也将发生中和沉淀反应，不至于进入溶液中。因此中性浸出的目的，除了使部分锌溶解外，另一个重要目的是保证锌与其他杂质很好地分离。 由于在中性浸出过程中加入了大量过剩的焙砂矿，许多锌没有溶解而进入渣中，故中性浸出的浓缩底流还必须再进行酸性浸出。酸性浸出的目的是尽量保证焙砂中的锌更完全地溶解，同时也要避免大量杂质溶解。所以终点酸度一般控制在1～5g／L。虽然经过了上述两次浸出过程，所得的浸出渣含锌仍有20%左右。这是由于锌焙砂中有部分锌以铁酸锌（ZnFe2O4）的形态存在，且即使焙砂中残硫小于或等于1%，也还有少量的锌以ZnS形态存在。这些形态的锌在上述两次浸出条件下是不溶解的，与其他不溶解的杂质一道进入渣中。这种含锌高的浸出渣不能废弃，一般用火法冶金将锌还原挥发出来与其他组分分离，然后将收集到的粗ZnO粉进一步用湿法处理。
湿法电解锌工艺流程选择概述 Ko 1工艺流程选择 根据原料成份采用常规得工艺流程，技术成熟可靠，劳动环境好，有较好得经济效益，同时综合回收铜、镉、钻等伴生有价金属。工艺流程特点如下：(1)挥发窑产出得氧化锌烟尘一般含气氟、氯、碑、铮杂质，且含有较高得有机物，影响湿法炼锌工艺，所以通常氧化锌烟尘需先进多膛焙烧脱除以上杂质。 (2)氧化锌烟尘与焙砂需分别进行浸出，浸出渣采用回转窑挥发处理，所产氧化锌烟尘送多膛焙烧炉处理。 (3)氧化锌烟尘浸出液返焙砂系统，经中性浸出浓密后，上清液送净液车间处理，净液采用三段净化工艺流程。 (4)净化后液送往电解车间进行电解。产出阴极锌片经熔铸后得锌锭成品O (5)净液产出得铜镉渣与姑渣进行综合回收(或外卖)o 1.6.2 工艺流程简述 焙砂经中浸、酸浸两段浸出、浓密、过滤，得到中浸上清液及酸浸渣。酸浸渣视含银品位进行银得回收后送回转窑挥发处理得氧化锌，经脱氟、氯，然后进行单独浸出，浸液与焙砂系统得浸出液混合后送净液。回转窑渣送渣场堆存。产出得中浸上清液经三段净化，即第一段用锌粉除铜镉；第二段用锌粉与钱盐高温除姑；第三段再用锌粉除复溶得镉，以保证新液得质量，所得新液送电解。电解采用传统得电解沉积工艺，用人工剥离锌片，剥下得锌片送熔铸，产出锌锭。 采用上述工艺流程得理由：主要就是该工艺流程基建投资省，易于上马，建设周期短、见效快、效益高。这在株冶后10万吨电锌扩建、广西、云南、贵州等多家企业得实践中，已得到充分证实与肯定。
对净液工艺得选择，目前国内外湿法炼锌净液流程得发展趋势，主要就是溶液深度净化。采用先冷后热得净液流程，为保证净液质量，设置三段净化，当第二段净化质量合格时，也可以不进行第三段净化，直接送电解。该流程稳妥可靠，净化质量高，能满足生产0#锌与1#锌得新液质量要求。 作业制度，拟采用连续操作，国内西北冶、株冶等都有生产经验。与间断操作相比，可大减少设备得容积，减少设备数量，相应可减少厂房建筑面积，故可大幅度降低基建投资。 1、、3综合利用及环境保护 浸出渣可根据含银品位高低进行银得回收后再送回转窑处理，所得氧化锌经脱氟、氯后进入氧化锌浸出系统，进一步回收锌、锢等有价金属。 净液所得铜镉渣经低酸浸出后，所得铜渣可作为炼铜原料出售。 浸出液经锌粉置换，所得贫镉液含锌很高，返回锌浸出车间，所得海绵镉进一步处理后，获得最终产品镉锭出售。 净液所得姑渣，经酸洗脱锌后根据含姑品位再考虑就是否回收姑，暂时先堆存（或外卖）。 熔铸所得浮渣，其粗粒可返回熔化或作生产锌粉用。处理所得氧化锌可作为生产硫酸锌或氯化锌得原料，根据需求而定。 各湿法炼锌车间得污酸、污水，经中与沉处理后，可达到国家工业排放标准。 为合理使用电能，本设计根据国外电解工厂得经验，电流密度采用白天低(400A/ m2)夜间高(500A/ m2)得操作制度；根据比利时老山锌公司、日本得彥岛、饭岛、小鸣浜与安中等国外诸多10万吨/年以上电锌厂电解车间采用自然通风、局部强制通风与两班制剥锌得生产经验，本设计采用车间自然通风，所有可能产生酸雾得溜槽与贮槽均加盖并予以强制抽风，剥锌厂房局部強制通