蚀刻技术 (Etching Technology)

蚀刻技术可以分为『湿蚀刻』(wet etching) 及『干蚀刻』(dry etching) 两类。在湿蚀刻中是使用化学溶液，经由化学反应以达到蚀刻的目的，而干蚀刻通常是一种电浆蚀刻 (plasma etching) ，电浆蚀刻中的蚀刻作用，可能是电浆中离子撞击芯片表面的物理作用，或者可能是电浆中活性自由基 (Radical) 与芯片表面原子间的化学反应，甚至也可能是这两者的复合作用。
    在航空、机械、化学工业中，蚀刻技术广泛地被使用于减轻重量 (Weight Reduction) ，仪器镶板，xx及传统加工法难以加工之薄形工件等之加工。在半导体制程上，蚀刻更是不可或缺的技术。

一、湿蚀刻 (Wet Etching)
    湿蚀刻是将芯片浸没于适当的化学溶液中，或将化学溶淬喷洒至芯片上，经由溶液与被蚀刻物间的化学反应，来移除薄膜表面的原子，以达到蚀刻的目的。湿蚀刻三步骤为扩散→反应→扩散出　如图（一）所示

   图（一）以湿式法进行薄膜蚀刻时，蚀刻溶液（即反应物）
与薄膜所进行的反应机制。
    湿蚀刻进行时，溶液中的反应物首先经由扩散通过停滞的边界层 (boundary layer) ，方能到达芯片的表面，并且发生化学反应与产生各种生成物。蚀刻的化学反应的生成物为液相或气相的生成物，这些生成物再藉由扩散通过边界层，而溶入主溶液中。
    就湿蚀刻作用而言，对一种特定被蚀刻材料，通常可以找到一种可快速有效蚀刻，而且不致蚀刻其它材料的『蚀刻剂』 (etchant) ，因此，通常湿蚀刻对不同材料会具有相当高的『选择性』 (selectivity) 。然而，除了结晶方向可能影响蚀刻速率外，由于化学反应并不会对特定方向有任何的偏好，因此湿蚀刻本质上乃是一种『等向性蚀刻』 (isotropic etching) 。等向性蚀刻意味着，湿蚀刻不但会在纵向进行蚀刻，而且也会有横向的蚀刻效果。横向蚀刻会导致所谓『底切』 (undercut) 的现象发生，使得图形无法xx转移至芯片，如图（二）所示。相反的，在电浆蚀刻中，电浆是一种部分解离的气体，气体分子被解离成电子、离子，以及其它具有高化学活性的各种根种。干蚀刻{zd0}优点即是『非等向性蚀刻』 (anisotropic etching) 如图（二）（ C ）所示。然而， ( 自由基 Radical) 干蚀刻的选择性却比湿蚀刻来得低，这是因为干蚀刻的蚀刻机制基本上是一种物理交互作用；因此离子的撞击不但可以移除被蚀刻的薄膜，也同时会移除光阻罩幕。

图（二）　湿蚀刻与干蚀刻的比较图，
图中 (a). 蚀刻前、 (b). 湿蚀刻、 (c). 干蚀刻的剖面图

二、干蚀刻 (Dry Etching)
    干蚀刻通常是一种电浆蚀刻 (Plasma Etching) ，由于蚀刻作用的不同，电浆中离子的物理性轰击 (Physical Bomboard) ，活性自由基 (Active Radical) 与组件 ( 芯片 ) 表面原子内的化学反应 (Chemical Reaction) ，或是两者的复合作用，可分为三大类：
1、物理性蚀刻： (1) 溅击蚀刻 (Sputter Etching) (2) 离子束蚀刻 (Ion Beam Etching)
2、化学性蚀刻：电浆蚀刻 (Plasma Etching)
3、物理、化学复合蚀刻：反应性离子蚀刻 (Reactive Ion Etching 简称 RIE)

干蚀刻是一种非等向性蚀刻 (Anisotropic Etching) 如图（三）所示，具有很好的方向性 (Directional Properties) 但比湿蚀刻较差的选择性 (Selectivity)


图（三）　单晶硅之非等向性蚀刻