(三)蝕刻(Etching)
蝕刻的機(jī)制，按發(fā)生順序可概分為「反應(yīng)物接近表面」、「表面氧化」、「表面反應(yīng)」、「生成物離開表面」等過(guò)程。所以整個(gè)蝕刻，包含反應(yīng)物接近、生成物離開的擴(kuò)散效應(yīng)，以及化學(xué)反應(yīng)兩部份。整個(gè)蝕刻的時(shí)間，等于是擴(kuò)散與化學(xué)反應(yīng)兩部份所費(fèi)時(shí)間的總和。二者之中孰者費(fèi)時(shí)較長(zhǎng)，整個(gè)蝕刻之快慢也卡在該者，故有所謂「reaction limited」與「diffusion limited」兩類蝕刻之分。
1、濕蝕刻
普遍、也是設(shè)備成本的蝕刻方法，其設(shè)備如圖2-10所示。其影響被蝕刻物之蝕刻速率 (etching rate) 的因素有三：蝕刻液濃度、蝕刻液溫度、及攪拌 (stirring) 之有無(wú)。定性而言，增加蝕刻溫度與加入攪拌，均能有效提高蝕刻速率；但濃度之影響則較不明確。舉例來(lái)說(shuō)，以49%的HF蝕刻SiO2，當(dāng)然比BOE (Buffered-Oxide- Etch；HF：NH4F =1：6) 快的多；但40%的KOH蝕刻Si的速率卻比20%KOH慢！ 濕蝕刻的配方選用是一項(xiàng)化學(xué)的，對(duì)于一般不是這方面的研究人員，必須向該化學(xué)的同儕請(qǐng)教。一個(gè)選用濕蝕刻配方的重要觀念是「選擇性」(selectivity)，意指進(jìn)行蝕刻時(shí)，對(duì)被蝕物去除速度與連帶對(duì)其他材質(zhì) (如蝕刻掩膜；etching mask， 或承載被加工薄膜之基板；substrate ) 的腐蝕速度之比值。一個(gè)具有高選擇性的蝕刻系統(tǒng)，應(yīng)該只對(duì)被加工薄膜有腐蝕作用，而不傷及一旁之蝕刻掩膜或其下的基板材料?！?/FONT>
(1)等向性蝕刻 (isotropic etching)
大部份的濕蝕刻液均是等向性，換言之，對(duì)蝕刻接觸點(diǎn)之任何方向腐蝕速度并無(wú)明顯差異。故一旦定義好蝕刻掩膜的圖案，暴露出來(lái)的區(qū)域，便是往下腐蝕的所在；只要蝕刻配方具高選擇性，便應(yīng)當(dāng)止于所該止之深度。
然而有鑒于任何被蝕薄膜皆有其厚度，當(dāng)其被蝕出某深度時(shí)，蝕刻掩膜圖案邊緣的部位漸與蝕刻液接觸，故蝕刻液也開始對(duì)蝕刻掩膜圖案邊緣的底部，進(jìn)行蝕掏，這就是所謂的下切或側(cè)向侵蝕現(xiàn)象 (undercut)。該現(xiàn)象造成的圖案?jìng)?cè)向誤差與被蝕薄膜厚度同數(shù)量級(jí)，換言之，濕蝕刻技術(shù)因之而無(wú)法應(yīng)用在類似「次微米」線寬的精密制程技術(shù)！
(2)非等向性蝕刻 (anisotropic etching)
先前題到之濕蝕刻「選擇性」觀念，是以不同材料之受蝕快慢程度來(lái)說(shuō)明。然而自1970年代起，在諸如Journal of Electro-Chemical Society等期刊中，發(fā)表了許多有關(guān)堿性或有機(jī)溶液腐蝕單晶硅的文章，其特點(diǎn)是不同的硅晶面腐蝕速率相差極大，尤其是<111>方向，足足比<100>或是<110>方向的腐蝕速率小一到兩個(gè)數(shù)量級(jí)！因此，腐蝕速率慢的晶面，往往便是腐蝕后留下的特定面。
這部份將在體型微細(xì)加工時(shí)再詳述。
2、干蝕刻
干蝕刻是一類較新型，但迅速為半導(dǎo)體工業(yè)所采用的技術(shù)。其利用電漿 (plasma) 來(lái)進(jìn)行半導(dǎo)體薄膜材料的蝕刻加工。其中電漿必須在真空度約10至0.001 Torr 的環(huán)境下，才有可能被激發(fā)出來(lái)；而干蝕刻采用的氣體，或轟擊質(zhì)量頗巨，或化學(xué)活性極高，均能達(dá)成蝕刻的目的。
干蝕刻基本上包括「離子轟擊」(ion-bombardment)與「化學(xué)反應(yīng)」(chemical reaction) 兩部份蝕刻機(jī)制。偏「離子轟擊」效應(yīng)者使用氬氣(argon)，加工出來(lái)之邊緣側(cè)向侵蝕現(xiàn)象極微。而偏「化學(xué)反應(yīng)」效應(yīng)者則采氟系或氯系氣體(如四氟化碳CF4)，經(jīng)激發(fā)出來(lái)的電漿，即帶有氟或氯之離子團(tuán)，可快速與芯片表面材質(zhì)反應(yīng)。
干蝕刻法可直接利用光阻作蝕刻之阻絕遮幕，不必另行成長(zhǎng)阻絕遮幕之半導(dǎo)體材料。而其重要的優(yōu)點(diǎn)，能兼顧邊緣側(cè)向侵蝕現(xiàn)象極微與高蝕刻率兩種優(yōu)點(diǎn)，換言之，本技術(shù)中所謂「活性離子蝕刻」(reactive ion etch；RIE) 已足敷「次微米」線寬制程技術(shù)的要求，而正被大量使用中。