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刻蚀工艺和薄膜工艺(一)
刻蚀工艺和薄膜工艺
简介
•刻蚀工艺是一种常用的微纳加工技术，用于在半导体材料上制造微细结构。
•薄膜工艺是根据特定的要求在材料表面制备一层薄膜的技术。
刻蚀工艺
定义
•刻蚀工艺是通过化学反应或物理作用，将特定区域的材料制成所需形状或深度的工艺。
常见方法
1.干法刻蚀：使用高能离子束或高温等干燥条件进行刻蚀。
2.湿法刻蚀：利用酸碱溶液进行刻蚀，有较高的选择性和均匀性。
薄膜工艺
定义
•薄膜工艺是在材料表面制备一层具有特定功能的薄膜的工艺。
常见方法
1.物理气相沉积（PVD）：利用物理方式将原子或分子沉积在基底
上。
2.化学气相沉积（CVD）：利用化学反应在基底上生成薄膜。
刻蚀工艺和薄膜工艺的联系和区别
•刻蚀工艺和薄膜工艺都是微电子制造中常用的工艺。
•刻蚀工艺主要用于制造微细结构，而薄膜工艺主要用于制备功能性薄膜。
•刻蚀工艺和薄膜工艺可以结合使用，以实现更精确的微纳加工。
结论
•刻蚀工艺和薄膜工艺都是微电子制造中极为重要的工艺。
•了解刻蚀工艺和薄膜工艺的原理和方法，可以帮助提高微细结构制备和薄膜制备的技术水平。
脚标：该文章以一个资深创作者的视角，简要介绍了刻蚀工艺和薄膜工艺的定义、常见方法以及二者的联系和区别。
通过用标题和副标题的方式进行排版，提供了清晰易读的文章结构。
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面板刻蚀最大尺寸
【原创实用版】
目录
1.面板的概述
2.刻蚀的简介
3.最大尺寸的意义
4.面板、刻蚀和最大尺寸之间的关系
正文
面板，是电子产品中常见的一种零部件，主要用于显示和操作。
随着科技的发展，面板的尺寸也越来越大，以满足用户对于大屏幕的需求。
刻蚀，是制造面板过程中的一种重要工艺，主要是通过化学或物理方法，将面板上的一层物质刻蚀掉，从而形成所需的图案和电路。
刻蚀的质量直接影响着面板的质量和性能。
最大尺寸，通常是指面板能够达到的最大尺寸限制。
这个尺寸的设定，一方面考虑到生产工艺的限制，另一方面也考虑到市场和用户的需求。
面板、刻蚀和最大尺寸之间存在着紧密的联系。
面板的大小决定了刻蚀的难度和精度，而刻蚀的质量又直接影响着面板的质量。
最大尺寸的设定，则是在保证刻蚀质量和面板质量的前提下，尽可能满足市场和用户的需求。
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反应离子刻蚀简介反应离子刻蚀（RIE）是一种通过气体放电产生的离子束来刻蚀材料表面的技术。
它是一种非常重要的微纳加工工艺，被广泛应用于半导体、光学和纳米科技领域。
本文将介绍反应离子刻蚀的原理、设备和应用。
原理反应离子刻蚀原理基于离子束与材料表面的相互作用。
在RIE设备中，通过一个高频电源产生一个电场，使得工作间隙中的气体（通常为氧气或氟气）在电场下发生电离。
产生的离子在电场的作用下加速并对材料表面进行刻蚀。
反应离子刻蚀的过程可以分为三个主要阶段：电离阶段、加速阶段和反应阶段。
1.电离阶段：利用高频放电使得气体中的原子或分子电离，产生大量正离子和电子。
2.加速阶段：通过电场作用，正离子在电场中加速并进入工作间隙，形成高速离子束。
3.反应阶段：离子束与材料表面发生碰撞，产生物理或化学反应，刻蚀材料表面。
设备反应离子刻蚀需要使用专门的设备，称为反应离子刻蚀机。
RIE机由多个关键组件组成：1.真空腔：用于形成高真空环境，防止气体分子的散射和干扰。
2.高频电源：提供高频放电电场，并驱动气体电离。
3.外加电源：用于控制电场及正离子束的加速程度和方向。
4.气体供给系统：提供刻蚀所需的气体，并控制气体的流量和压力。
5.气体排放系统：将刻蚀产生的废气排放到安全区域。
应用反应离子刻蚀在微纳加工领域具有广泛的应用，主要包括以下几个方面：1.半导体器件制造：RIE技术被广泛用于制造芯片中的光罩和微细结构，如晶体管、电容和互联线路等。
2.光学器件制造：RIE可以用于制造光学器件，如光纤、光波导和微透镜等。
3.微纳加工：RIE可以用于制造微纳米结构和微模具，如微通道、微阵列和微流体器件等。
4.纳米科技研究：RIE可以用于制备纳米材料和纳米结构，如纳米颗粒、纳米线和纳米孔洞等。
优势与挑战反应离子刻蚀具有以下优势：1.高加工速度：RIE可以在较短的时间内实现高精度的刻蚀，提高生产效率。
2.高精度：RIE可以实现亚微米级别的刻蚀精度，满足微纳加工的要求。
半导体制造工艺刻蚀简介半导体制造工艺刻蚀是一种重要的半导体加工工艺，用于在半导体材料表面上制造出所需的结构和形状。
它通过使用化学溶液（湿刻蚀）或者物理干涉（干刻蚀）的方法，将半导体材料上的一部分材料予以去除，从而达到所需要的目的。
本文将介绍半导体制造工艺中的刻蚀过程、刻蚀方法以及常用的刻蚀设备。
刻蚀过程刻蚀是在半导体加工的各个阶段都会出现的过程，它的主要目的是在半导体材料上制造出所需的结构和形状。
刻蚀过程可分为湿刻蚀和干刻蚀两种主要方式。
湿刻蚀湿刻蚀是通过将半导体材料浸泡在特定的化学溶液中，利用化学反应将材料表面的一部分溶解掉的方法。
湿刻蚀的优点是刻蚀速度快，且刻蚀的方向性较好。
常用的湿刻蚀液有氢氟酸（HF）、氢氧化钠（NaOH）等。
干刻蚀干刻蚀是通过使用高能粒子束或者等离子体将半导体材料表面的一部分物质物理去除的方法。
干刻蚀可以分为离子束刻蚀（IBE）、反应离子束刻蚀（RIBE）、电子束刻蚀等。
与湿刻蚀相比，干刻蚀不需要使用化学溶液，刻蚀速度可调控，同时可以实现更高的精度和较好的控制。
刻蚀方法根据刻蚀的目的和要求，半导体制造过程中可用到多种刻蚀方法。
正式刻蚀正式刻蚀是通过在光刻胶层上涂覆光刻胶，利用光刻胶层的光学反应性将图案转移到光刻胶层上，再通过刻蚀工艺将光刻胶层中不需要的部分去除，形成所需的图形。
常用的正式刻蚀技术有湿法刻蚀和干法刻蚀。
刻蚀深度和形状受光刻胶特性、刻蚀时间和刻蚀条件等影响。
选择性刻蚀选择性刻蚀是通过针对不同材料的耐蚀性差异，选择合适的化学溶液或者物理干涉方式刻蚀特定的材料。
利用选择性刻蚀，可以在半导体制造过程中实现特定材料的去除或者保留，从而形成所需的结构。
深刻蚀深刻蚀是通过较长时间的刻蚀过程，将半导体材料的一部分刻蚀掉，形成较深的结构。
深刻蚀一般需要使用干刻蚀技术，并且需要较长的刻蚀时间和更高的功率，以确保刻蚀的深度和准确性。
刻蚀设备半导体刻蚀设备是用于实施刻蚀工艺的专用设备。
perc刻蚀酸抛反射率
PERC是Passivated Emitter and Rear Cell（背面场效应太阳能电池）的缩写，是一种提高太阳能电池转换效率的技术。
它通过在电池的背面引入反射层和表面钝化层来减少电子复合，从而提高电池的光电转换效率。
刻蚀是一种常见的工艺步骤，用于在半导体材料上形成所需的结构。
在太阳能电池制造中，刻蚀可以用来定义电池的结构，例如定义电极的形状和尺寸。
酸抛是指使用酸性溶液对材料表面进行化学抛光处理，以改善表面的光学特性和反射率。
在太阳能电池制造中，酸抛可以帮助减少表面的缺陷并提高光的反射率，从而提高电池的光电转换效率。
反射率是指材料表面对光的反射能力。
在太阳能电池中，高反射率可以帮助提高光的吸收率，从而提高电池的效率。
综合来看，关于“perc刻蚀酸抛反射率”，可以理解为在太阳能电池制造中，通过采用PERC技术，结合刻蚀工艺和酸抛工艺，来提高电池的光电转换效率，其中反射率是一个重要的参数。
通过优
化刻蚀和酸抛工艺，可以改善电池表面的光学特性，提高反射率，从而提高太阳能电池的性能和效率。
这些工艺的综合应用可以在太阳能电池制造中发挥重要作用，帮助提高太阳能电池的性能和可靠性。
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等离子刻蚀简介自 1970 年代以来组件制造首先开始采用等离子刻蚀技术，对于等离子化学新的了解与认知也就蕴育而生。
在现今的集成电路制造过程中，必须精确的控制各种材料尺寸至次微米大小且具有极高的再制性，而由于等离子刻蚀是现今技术中唯一能极有效率地将此工作在高良率下完成，因此等离子刻蚀便成为集成电路制造过程中的主要技术之一。
等离子刻蚀主要应用于集成电路制程中线路图案的定义，通常需搭配光刻胶的使用及微影技术，其中包括了1) 氮化硅(Nitride)蚀刻：应用于定义主动区；2) 多晶硅化物/多晶硅(Polycide/Poly)刻蚀：应用于定义栅极宽度/长度；3) 多晶硅(Poly)刻蚀：应用于定义多晶硅电容及负载用之多晶硅；4) 间隙壁(Spacer)刻蚀：应用于定义 LDD 宽度；5) 接触窗(Contact) 及引线孔(Via)刻蚀：应用于定义接触窗及引线孔的尺寸大小；6) 钨回刻蚀(Etch Back)：应用于钨栓塞(W-Plug)的形成；7) 涂布玻璃(SOG)回刻蚀：应用于平坦化制程；8) 金属刻蚀：应用于定义金属线宽及线长；接脚(Bonding Pad)刻蚀等。
9) 影响等离子刻蚀特性好坏的因素包括了：1) 等离子刻蚀系统的型态；2) 等离子刻蚀的参数；3) 前制程相关参数，如光刻胶、待刻蚀薄膜的沉积参数条件、待刻蚀薄膜下层薄膜的型态及表面的平整度等。
何谓等离子体?基本上等离子体是由部份解离的气体及等量的带正、负电荷粒子所组成，其中所含的气体具高度的活性，它是利用外加电场的驱动而形成，并且会产生辉光放电(Glow Discharge) 现象。
刻蚀用的等离子体中，气体的解离程度很低，通常在 10-5-10-1 之间，在一般的等离子体或活性离子反应器中气体的解离程度约为 10-5-10-4，若解离程度到达 10-3-10-1 则属于高密度等离子体。
等离子体形成的原理：等离子体的产生可藉由直流(DC)偏压或交流射频(RF)偏压下的电场形成，如图 1-3 所示，而在等离子体中的电子来源通常有二：一为分子或原子解离后所产生的电子，另一则为离子撞击电极所产生的二次电子(Secondary Electron)，在直流(DC)电场下产生的等离子体其电子源主要以二次电子为主，而交流射频(RF)电场下产生的等离子体其电子源则以分子或原子解离后所产生的电子为主。
在等离子刻蚀中以直流方式产生辉光放电的缺点包含了：需要较高的功率消耗， 1) 也就是说产生的离子密度低； 2) 须要以离子撞击电极以产生二次电子，如此将会造成电极材料的损耗；3) 所需之电极材料必须为导体。
如此一来将不适用于晶圆制程中。
在射频放电(RF Discharge)状况下，由于高频操作，使得大部份的电子在半个周期内没有足够的时间移动至正电极，因此这些电子将会在电极间作振荡，并与气体分子产生碰撞。
而射频放电所需的振荡频率下限将视电极间的间距、压力、射频电场振幅的大小及气体分子的解离位能等因素而定，而通常振荡频率下限为 50kHz。
一般的射频系统所采用的操作频率大都为13.56MHz。
相较于直流放电，射频放电具有下列优点：1) 放电的情况可一直持续下去而无需二次电子的发射，当晶圆本身即为电极的一部份时，这点对半导体材料制程就显得十分重要了；由于电子来回的振荡， 2) 因此离子化的机率大为提升，蚀刻速率可因而提升；3) 可在较低的电极电压下操作，以减低电浆对组件所导致之损坏；4) 对于介电质材料同样可以运作。
现今所有的等离子体系统皆为射频系统。
另外值得一提的是在射频系统中一个重要的参数是供给动力的电极面积与接地电极面积之比。
等效电子及离子温度：存在于等离子体中的电场分别施力于带正电荷之离子与代负电荷之电子，F=E*q ，而加速度 a=F/M，由于离子质量远大于电子，因此电子所获得的加速度与速度将远大于离子，以致电子的动能远大于离子，电子与离子间处于一非平衡状态。
从气体动力论中，得知 Ekinetic = (3/2) kT，由此可知，等效电子温度远大于等效离子温度，如此可视为“热”电子处于“冷”等离子体之中。
因此电子能够在低温的状态下提供一般在高温下才能使分子解离所需要的能量。
在一般刻蚀用的等离子中，等效的电子温度约为 10000 - 100000°K。
等离子刻蚀中的基本物理及化学现象在干式刻蚀中，随着制程参数及等离子体状态的改变，可以区分为两种极端的性质的蚀刻方式，mandy 15:52:23 即纯物理性刻蚀与纯化学反应性刻蚀。
纯物理性刻蚀可视为一种物理溅镀(Sputter) 方式，它是利用辉光放电，将气体如 Ar，解离成带正电的离子，再利用偏压将离子加速，溅击在被刻蚀物的表面，而将被刻蚀物质原子击出。
此过程乃完全利用物理上能量的转移，故谓之物理性刻蚀。
其特色为离子撞击拥有很好的方向性，可获得接近垂直的刻蚀轮廓。
但缺点是由于离子是以撞击的方式达到刻蚀的目的，因此光刻胶与待刻蚀材料两者将同时遭受刻蚀，造成对屏蔽物质的刻蚀选择比变差，同时刻蚀终点必须精确掌控，因为以离子撞击方式刻蚀对于底层物质的选择比很低。
且被击出的物质往往非挥发性物质，而这些物质容易再度沉积至被刻蚀物薄膜的表面或侧壁。
加上刻蚀效率偏低，因此，以纯物理性刻蚀方式在集成电路制造过程中很少被用到。
纯化学反应性蚀刻，则是利用等离子体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之反应生成物，并被真空设备抽离反应腔。
因此种反应完全利用化学反应来达成，故谓之化学反应性刻蚀。
此种蚀刻方式相近于湿式刻蚀，只是反应物及产物的状态由液态改变为气态，并利用等离子体来促进刻蚀的速率。
因此纯化学反应性刻蚀拥有类似于湿式刻蚀的优点及缺点，即高选择比及等向性刻蚀。
在半导体制程中纯化学反应性刻蚀应用的情况通常为不需做图形转换的步骤，如光刻胶的去除等。
一个仅基于化学反应机制的理想干刻蚀过程可分为以下几个步骤：1) 反应气体进入腔体；2) 产生等离子体形态的刻蚀物种，如离子及自由基(Radicals)；3)刻蚀物种藉由扩散、碰撞或场力移至待刻蚀物表面并吸附于表面；4)刻蚀物种停滞在待刻蚀物表面一段时间；5) 进行化学反应并产生挥发性之生成物；6) 生成物脱离表面；7) 脱离表面之生成物扩散至气体中并排出(1)。
上述步骤中若其中一个停止发生，则整个反应将不再进行。
而其中生成物脱离表面的过程最为重要，大部份的反应物种皆能与待刻蚀物表面产生快速的反应，但除非生成物有合理的蒸气压以致让其脱离表面，否则反应将不会发生。
综观而论，纯物理性刻蚀，如离子束刻蚀(Ion Beam Etch)有两大缺点：一为低选择比，一为低刻蚀效率。
而纯化学反应刻蚀也有两个缺点：一为等向性刻蚀，另一为无法应用至次微米的组件制程上，包含了线宽控制与均匀性等问题。
最具广泛使用的方法便是结合物理性刻蚀与化学反应性刻蚀，即所谓的反应离子刻蚀(RIE, Reactive Ion Etch)，此种刻蚀方式兼具非等向性及高选择比等双重优点，刻蚀的进行主要靠化学反应来达成，以获得高选择比。
加入离子撞击的作用有二：一是将待刻蚀物质表面的原子键结破坏，以加速刻蚀速率；二是将再沉积于待刻蚀物质表面的产物或聚合物(Polymer)打掉，以便待刻蚀物质表面能再与反应刻蚀气体接触。
非等向性刻蚀的达成，则是靠再沉积的产物或聚合物，沉积于待刻蚀图形上，在表面的沉积物可被离子打掉，刻蚀可继续进行，而在侧壁上的沉积物，因未受离子的撞击而保留下来，阻隔了表面与反应刻蚀气体的接触，使得侧壁不受侵蚀，而获得非等向性蚀刻。
综合以上所言，等离子(干式)刻蚀的完成包含了以下几种过程：1) 化学反应，属等向性；离子辅助刻蚀， 2) 具方向性；保护层的形成， 3) 可避免侧壁遭受蚀刻； 4) 生成物残留的排除。
垂直的刻蚀轮廓(非等向性蚀刻)主要源自于两大原因：一为垂直方向的离子撞击，加速垂直方向的刻蚀；一为侧壁保护层的形成。
而侧壁保护层的形成种类有下列几种方式：1) 非挥发性的副产物，例如：SiBr4, SiO2, BrxOy；2) 光刻胶刻蚀时所产生之聚合物；3) 聚合物气体，例如：CFx, CClx, x<3；4) 侧壁表面氧化或氮化，例如：AlxNy, SixOy。
等离子刻蚀机制以硅刻蚀为例图 1-4 所示为含氟原子的等离子刻蚀硅薄膜的机制，反应后的产物为挥发性的 SiF4 及 SiF2 。
若以纯 CF4 等离子气体刻蚀硅或氧化硅薄膜，则刻蚀速率相对很慢。
但若将少量的氧气(O2)加入 CF4 气体中，则硅或氧化硅薄膜的蚀刻速率将大幅度增加，如图 1-5 所示。
氧气的加入通常伴随着等离子体中氟原子密度的增加，此乃由于氧与 CF4 反应而释出氟原子所致，可能的反应为：CF4 + O2 à COF2 + 2F。
氧气的加入并且消耗掉部份的碳，使得等离子体中的氟碳比增加，进而增进了硅或氧化硅薄膜的蚀刻速率。
从图 1-5 亦可看出，在氧的添加后，对硅的刻蚀速率提升要比氧化硅来得快，由此可知，氧的加入将使得氧化硅对硅的刻蚀速率选择比降低。
但若将氧的含量持续增加，则额外的氧将会把氟原子的浓度稀释，因而造成刻蚀速率的降低。
如果我们在 CF4 中加入氢气，则氢气分解成氢原子后与氟原子反应形成氟化氢(HF)。
对硅的刻蚀而言，氟原子浓度减少，使得刻蚀速率直线下降。
对氧化硅的刻蚀而言，虽然 HF 可刻蚀氧化硅，但蚀刻速率仍比原来慢了点。
因此，适量氢气的加入可提升氧化硅对硅的刻蚀选择比。
1-6 为加入氢气后，图硅、氧化硅及光刻胶刻蚀速率的变化情形。
氟碳比模型(Fluorine-to-Carbon Ratio Model) 在氟碳化物的等离子体中，氟的作用是与基材表面反应，产生挥发性的产物，并藉由真空设备带出腔体外，因此当氟的成份增加时，刻蚀速率增加。
碳在等离子体中的作用为提供聚合物的来源，因此碳会抑制刻蚀的进行，当碳的成份增加时，将使得刻蚀速率减缓。
基于上述之原理，我们可以藉由等离子体中的氟/碳(F/C)比的变化来推测反应进行的方向。
在添加其它气体的状况下，亦会改变氟/碳比，因此反应的趋势可藉此来预知，此即称之为氟碳比模型。
氟碳比模型适用于以氟碳化物等离子体作为主要刻蚀机构的材料，除硅、氧化硅之外，在 TiN, Si3N4, W 等均可适用。
