法刻蚀的技能早就被人类点亮,比如中世纪的欧洲人,会用酸性溶液,在金属盔甲上蚀刻雕花。”
“明代的《格古要论》中也有记载:凡刀剑器,打磨光净,用金丝矾矾之,其花纹则见。”
“明朝人说的金丝矾就是一种硫酸盐,因此当历史进入集成电路的时代,工程师们首先想到的也是利用各种酸碱的腐蚀性,来大规模地刻出芯片,制程工艺中的刻蚀之名,由此产生。”
“刻蚀中有三个关键指标:刻蚀速率,选择比和方向性。”
“其中刻蚀速率指的是物质被溶解的速度,通常用每分钟损失多少微米的厚度来计量。”
“在芯片制程中,一个部位的刻蚀深度,通常是用刻蚀时长来控制的,因此保证一个精确且恒定的刻蚀速率非常重要,而这对于刻蚀液的纯度,配比,和浓度变化的要求很高。”
“基于化学反应的湿法刻蚀,只能尽量减少横向刻蚀,完全的各向异性它做不到。”
“在芯片制程的早期,器件结构比较粗糙,线宽间距也够大,刻蚀方向性差一点,问题还不大。”
“但随着制程进入次微米级,湿法刻蚀就跟不上芯片的精度要求了,逻辑电路自然不用说,关键层需要纳米级的精密刻蚀,即便像DRAM之类相对粗糙的存储芯片,要刻出里面又窄又深的电容沟槽,也需要方向感极强的雕刻方法,这就是干法刻蚀。”
“湿法用的是液体,干法用的则是气体,芯片厂每天消耗很多特种气体,其中很大一部分就用于刻蚀。”
“这些气体在精确配比后,被通入反应腔内,再用电容或电感耦合的方式,让气体完全或部分电离,形成等离子体或离子束,经过电场加速,射向硅片进行刻蚀,这是一种兼具物理与化学属性的雕刻方式。”
“主流的芯片制程中,超过90%的芯片刻蚀都是干法,因为它的方向性好,气体配比和射频电源也能实现更精密的调控。”
“至于缺点,抛开技术的复杂度不谈,主要有两个,一个是贵,一个是慢。”
“一台进口刻蚀机的价格,数百万美元,那比光刻机是便宜多了,但是不同介质的刻蚀,需要买不同的刻蚀机。”
“而且工艺中,刻蚀的时长远超光刻,毕竟人家是用光来刻嘛。”
“因此产线上一台光刻机,要配多台刻蚀机,按照设备总成本来计算,两者的开销差不多。”
“相比光刻机对光线的精确控制,蚀刻机更多的是需要对气体进行精确控制,两者的精度要求虽然差不多,但是生产难度却是完全不同的。”
“光刻机里头,光学系统的加工难度是非常高的,特别是里面的镜片,国内还真是很难找到符合要求的厂家。”
“你找蔡司购买的话,人家不一定会卖给你跟阿斯麦一个水平
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