芯片刻蚀原理（芯片显影刻蚀）
芯片刻蚀原理（芯片显影刻蚀）
等离子体刻蚀（也称干法刻蚀）是集成电路制造中的关键工艺之一，其目的是完整地将掩膜图形复制到硅片表面，其范围涵盖前端CMOS栅极（Gate）大小的控制，以及后端金属铝的刻蚀及Via和Trench的刻蚀。在今天没有一个集成电路芯片能在缺乏等离子体刻蚀技术情况下完成。刻蚀设备的投资在整个芯片厂的设备投资中约占10%~12%比重，它的工艺水平将直接影响到最终产品质量及生产技术的先进性。
最早报道等离子体刻蚀的技术文献于1973年在日本发表，并很快引起了工业界的重视。至今还在集成电路制造中广泛应用的平行电极刻蚀反应室（Reactive Ion Etch-RIE）是在1974年提出的设想。
图1显示了这种反应室的剖面示意图和重要的实验参数，它是由下列几项组成：一个真空腔体和真空系统，一个气体系统用于提供精确的气体种类和流量，射频电源及其调节匹配电路系统。
等离子刻蚀的原理可以概括为以下几个步骤：
● 在低压下，反应气体在射频功率的激发下，产生电离并形成等离子体，等离子体是由带电的电子和离子组成，反应腔体中
的气体在电子的撞击下，除了转变成离子外，还能吸收能量并形成大量的活性基团（Radicals）
● 活性反应基团和被刻蚀物质表面形成化学反应并形成挥发性的反应生成物
● 反应生成物脱离被刻蚀物质表面，并被真空系统抽出腔体。
在平行电极等离子体反应腔体中，被刻蚀物是被置于面积较小的电极上，在这种情况，一个直流偏压会在等离子体和该电极间形成，并使带正电的反应气体离子加速撞击被刻蚀物质表面，这种离子轰击可大大加快表面的化学反应，及反应生成物的脱附，从而导致很高的刻蚀速率，正是由于离子轰击的存在才使得各向异性刻蚀得以实现。
资料来自：
紫金 财经 5月8日消息 近日，国产芯片行业传来好消息。据媒体报道，中℡☎联系：公司成功研制出3nm蚀刻机，且完成了原型机的设计、制造、测试及初步的工艺开发和评估，并已进入量产阶段。
之前，中℡☎联系：的等离子体刻蚀设备已应用在国际一线客户先进集成电路加工制造生产线及先进封装生产线。此次3nm刻蚀机诞生，使得中国芯片企业以后能够参与到更先进的高端芯片制造产业链中。
众所周知，半导体工艺流程主要包括晶圆制造、设计、制造和封测几个环节。每个环节不但需要高尖端技术，还需要大量的软件和硬件设备。单晶硅片制造需要单晶炉等设备，IC制造需要光刻机、刻蚀机、薄膜设备、扩散离子注入设备、湿法设备、过程检测等六大类设备。其中，光刻机、刻蚀机、薄膜设备最为主要。
光刻机的工作原理与冲洗照片差不多，就是通过显影技术将线路图复制到硅片上。而刻蚀机的工作原理是按光刻机刻出的电路结构，在硅片上进行℡☎联系：观雕刻，刻出沟槽或接触孔。刻蚀机利用显影后的光刻胶图形作为掩模，在衬底上腐蚀掉一定深度的薄膜物质，随后得到与光刻胶图形相同的集成电路图形。
ASML公司EUV光刻机工程师曾表示，光刻机是人类智慧的结晶，把光当成画笔，将集成电路线路图复制到硅片上。而刻蚀机则像是工匠手中的一把雕刻刀，要在头发丝几千万分之一面积的大小上做几十层楼的“龙骨”建设，直接决定了芯片的工艺制程。
在高端芯片数百亿根晶体管，集成电路的勾勒雕刻过程中，至少需要上千个工艺步骤。但如此高端、复杂的刻蚀机最终被中℡☎联系：半导体突破，一直自认为技术领先的美国企业大为不满。
近年来，美国半导体设备公司美国应用材料、泛林研发、维科为了遏制中℡☎联系：的发展，轮番向中℡☎联系：发起了商业机密和专利侵权的诉讼，意欲遏制中℡☎联系：的发展。所幸的是，中℡☎联系：早做了充分的准备，他们在国内外申请了1200多件相关专利，其中绝大部分是发明专利，有力地保护了其自主创新形成的知识产权。
中℡☎联系：掌门人尹志尧曾表示，中℡☎联系：是国内被美国起诉最多的半导体公司，其中主要有四场大官司。这四场官司包括了专利诉讼，商业机密等多个方面，但是无一例外，中℡☎联系：都取得了胜利或者达成了和解。
据悉，美国维科在蚀刻机市场被中℡☎联系：打得节节败退，为了遏制中℡☎联系：迅猛的发展势头，维科在纽约联邦法院对中℡☎联系：的石墨盘供应商SGL发起了专利侵权诉讼，并索要巨额赔偿。但事实是SGL并没有侵犯维科的专利，反而是后者盗用了中℡☎联系：的晶圆承载器同步锁定相关专利。
为了保护自己的合法权益，中℡☎联系：直接发起反击，向上海海关递交了扣押维科侵权的商品，这批货物价值3000多万，直接给予维科重创，使得其不得不做出妥协，主动寻求中℡☎联系：的谅解，双方最终达成专利交叉授权协议。
如今，中℡☎联系：在蚀刻机领域已经全球领先，但在整个芯片领域，我们还没有实现芯片工艺的全国产覆盖。受制于国外的设备，我国在高端芯片上和欧美还相差一段距离，逻辑器件技术水平上差三代左右，也就是5到10年的差距。
从现阶段看，国内厂商与全球龙头技术差距正在逐渐缩短，国产替代迎来机遇期，中℡☎联系：公司掌握3nm刻蚀技术的消息也给半导体行业的发展带来了信心。尹志尧曾表示，中国人注重数理化，工程技术，又有耐心，最适合搞集成电路。“只要我们有一定的耐心，将来一定会成为世界芯片领域先进的国家”。
蚀刻机和光刻机其实就是完全不同的两种设备，不论从功能还是结构上来说都是天差地别，光刻机是整个芯片制造过程中最为核心的设备，芯片的制程是由光刻机决定的，而不是蚀刻机。具体如下：
1、工作原理
如果把制造芯片比喻成盖房子，那么光刻机的作用就是把房子的结构标注在地上。刻蚀机就是在光刻完成以后才登场的设备，也是光刻完成以后最为重要的设备之一。刻蚀机最主要的作用就是按照光刻机已经标注好的线去做基础建设，把不需要的地方给清除掉，只留下光刻过程中标注好的线路。
光刻机相当于画匠，刻蚀机是雕工。前者投影在硅片上一张精细的电路图(就像照相机让胶卷感光)，后者按这张图去刻线(就像刻印章一样，腐蚀和去除不需要的部分)。
2、结构
光刻机的最主要的核心技术就是光源和光路，其光源和光路的主要组成部分有四个，光源、曝光、检测、和其他高精密机械组成。对比之下，蚀刻机的结构组成就要简单很多，主要是等离子体射频源、反应腔室和真空气路等组成。
3、售价
ASML的EUV光刻机单台售价很高，蚀刻机的售价要低很多了。
4、工艺
刻蚀机是将硅片上多余的部分腐蚀掉,光刻机是将图形刻到硅片上。
5、难度
光刻机的难度和精度大于刻蚀机。
