华为|2022刻蚀设备行业报告：精雕细刻筑产业基石，国产刻蚀机未来可期( 三 ) ai|魔力

2）反应离子刻蚀（Reactive Ion Etching RIE）通过活性离子对衬底进行物理轰击，同时进行化学反应。它综合溅射刻蚀和等离子刻蚀，同时兼有各向异性和选择性好的优点。先用离子轰击将刻蚀材料表面，将原子键破坏使化学反应增强，再将沉积于被刻蚀物表面的产物打掉。

3 ）离子束溅射刻蚀又称离子束刻蚀或离子铣。与主要依赖化学反应的等离子体刻蚀系统不同，离子束刻蚀是一个物理工艺。晶圆在真空反应室内被置于固定器上，向反应室导入氩气流；氩气受到从一对阴阳极来的高能电子束流的影响，氩原子被离子化，变为带正电荷的高能状态，被吸向固定器。当氩原子向晶圆固定器移动时，它们会加速冲击暴露的晶圆层，并将晶圆表面轰击掉一小部分。

1.3. 硅、金属、介质， C CP CP 与与 I I CP，多种刻蚀工艺互相配合
金属刻蚀主要用于金属互连线铝合金刻蚀，制作钨塞；介质刻蚀主要用于制作接触孔，通孔，凹槽；硅刻蚀主要用于制作栅极和器件隔离沟槽。介质刻蚀一般为电容耦合等离子体刻蚀机；硅，金属刻蚀一般为电感耦合等离子体刻蚀机。

1.3.1.CCP 刻蚀与 ICP 刻蚀的区别
1 ）电容耦合等离子体 (Capacit ively Coupled Plasma) 刻蚀
电容耦合等离子体刻蚀（CCP）是通过匹配器和隔直电容把射频电压加到两块平行平板电极上进行放电而生成的，两个电极和等离子体构成一个等效电容器。这种放电是靠欧姆加热和鞘层加热机制来维持的。由于射频电压的引入，将在两电极附近形成一个电容性鞘层，而且鞘层的边界是快速振荡的。当电子运动到鞘层边界时，将被这种快速移动的鞘层反射而获得能量。电容耦合等离子体刻蚀常用于刻蚀电介质等化学键能较大的材料，刻蚀速率较慢。
2 ）电感耦合等离子体 ICP(Inductively Coupl ed Plasma) 刻蚀
电感耦合等离子体刻蚀(ICP)的原理，是交流电流通过线圈产生诱导磁场，诱导磁场产生诱导电场，反应腔中的电子在诱导电场中加速产生等离子体。通过这种方式产生的离子化率高，但是离子团均一性差，常用于刻蚀硅，金属等化学键能较小的材料。电感耦合等离子体刻蚀设备可以做到电场在水平和垂直方向上的独立控制，可以做到真正意义上的 De-couple ，独立控制 plasma 密度以及轰击能量。

1.3.2. 单晶硅刻蚀
单晶硅刻蚀用于形成浅沟槽（STI），电容器的深沟槽。单晶硅刻蚀包括两个工艺过程:突破过程和主刻蚀过程，突破过程使用 SiF4 和 NF 气体，通过强离子轰击和氟元素化学作用移除单晶硅表面的氧化层；主刻蚀则一般采用溴化氢（HBr）为主要刻蚀剂，溴化氢在等离子体中分解释放溴元素自由基这些自由基和硅反应形成具有挥发性的四溴化硅（SiBr4）。单晶硅刻蚀通常采用电感耦合等离子体刻蚀的刻蚀机。
1.3.3. 多晶硅刻蚀
多晶硅刻蚀是最重要的刻蚀工艺之一因为它决定了晶体管的栅极，而对栅极尺寸的控制很大程度上决定了集成电路的性能。多晶硅的刻蚀要有很好的选择比。通常选用卤素气体，氯气可实现各向异性刻蚀并且有很好的选择比（可达到 10:1）；溴基气体可得到 100:1 的选择比；HBr 与氯气，氧气的混合气体，则可以提高刻蚀速率。而且卤素气体与硅的反应产物沉积在侧墙上，可起到保护作用。多晶硅刻蚀通常采用电感耦合等离子体刻蚀的刻蚀机。

1.3.4. 金属刻蚀
金属刻蚀主要是互连线及多层金属布线的刻蚀，刻蚀的要求是：高刻蚀速率（大于 1000nm/min）；高选择比，对掩盖层大于 4:1 ，对层间介质大于 20:1；高的刻蚀均匀性；关键尺寸控制好；无等离子体损伤；残留污染物少；不会腐蚀金属等。