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( 二 ) ai|魔力

集成电路 2D 存储器件的线宽已接近物理极限。 NAND 闪存已进入 3D 时代，目前128 层 3D NAND 闪存已进入量产阶段， 196 层和 200 层以上的闪存芯片正逐步放量。 3D NAND 制造工艺中，增加集成度的方法不再是缩小单层的线宽，而是增加堆叠的层数。逻辑与 DRAM 集成电路也已遇到物理因素限制， 3D 化设计雏形开始浮现。 3D 化集成电路对刻蚀设备提出了更高的要求。

【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】1.2. 刻蚀方法从湿法到干法的演变
80 年代以后，随着集成电路制程的升级，及芯片结构尺寸的不断缩小，湿法刻蚀在线宽控制，刻蚀方向性方面的局限性渐渐显现，并逐步被干法刻蚀取代。湿法刻蚀目前多用于回刻蚀，特殊材料层的去除，残留物的清洗。

1.2.1. 湿法刻蚀的技术应用
湿法刻蚀是较为原始的刻蚀技术，利用溶液与薄膜的化学反应去除薄膜未被保护掩模覆盖的部分，从而达到刻蚀的目的。其反应产物必须是气体或可溶于刻蚀剂的物质，否则会出现反应物沉淀的问题，影响刻蚀的正常进行。通常，使用湿法刻蚀处理的材料包括硅，铝和二氧化硅等。

1 ）硅的湿法刻蚀
一般采用强氧化剂对硅进行氧化，然后利用氢氟酸与二氧化硅反应，去除掉二氧化硅，达到刻蚀硅的目的。最常用的刻蚀溶剂是硝酸与氢氟酸和水的混合液。此外，也可以使用含 KOH 的溶液进行刻蚀。
2 ）二氧化硅的湿法刻蚀
二氧化硅的湿法刻蚀可以使用氢氟酸（HF）作为刻蚀剂，但是在反应过程中会不断消耗氢氟酸，从而导致反应速率逐渐降低。为了避免这种现象的发生，通常在刻蚀溶液中加入氟化铵作为缓冲剂，形成的刻蚀溶液称为 BHF 。氟化铵通过分解反应产生氢氟酸，维持氢氟酸的恒定浓度。
3 ）氮化硅的湿法刻蚀
氮化硅是一种化学性质比较稳定的材料，它在半导体制造中的作用，主要是作为遮盖层，以及完成主要流程后的保护层。湿法刻蚀大多用于整层氮化硅的去除，对于小面积刻蚀，通常选择干法刻蚀。
4 ）铝的湿法刻蚀
集成电路中，大多数电极引线都由铝或铝合金制成。铝刻蚀的方法很多，生产上常用加热的磷酸，硝酸，醋酸以及水的混合溶液。硝酸的作用主要是提高刻蚀速率，醋酸用来提高刻蚀均匀性的。

1.2.2. 干法刻蚀技术的运用
随着集成电路的发展，湿法刻蚀呈现出以下局限：不能运用 3 微米以下的图形；湿法刻蚀为各向同性，容易导致刻蚀图形变形；液体化学品潜在的毒性和污染；需要额外的冲洗和干燥步骤等。

干法刻蚀技术的出现解决了湿法刻蚀面临的难题。干法刻蚀使用气体作为主要刻蚀材料，不需要液体化学品冲洗。干法刻蚀主要分为等离子刻蚀，离子溅射刻蚀，反应离子刻蚀三种，运用在不同的工艺步骤中。
1 ）等离子体刻蚀是将刻蚀气体电离，产生带电离子，分子，电子以及化学活性很强的原子（分子）团，然后原子（分子）团会与待刻蚀材料反应，生成具有挥发性的物质，并被真空设备抽气排出。

根据产生等离子体方法的不同，干法刻蚀主要分为电容性等离子体刻蚀和电感性等离子体刻蚀。电容性等离子体刻蚀主要处理较硬的介质材料，刻蚀高深宽比的通孔，接触孔，沟道等微观结构。电感性等离子体刻蚀，主要处理较软和较薄的材料。这两种刻蚀设备涵盖了主要的刻蚀应用。