刻蚀有干法与湿法两种方式,前者不使用溶液,后者使用特定的溶液,两种刻蚀工艺因此而得名。
一般情况下,刻蚀之前需要通过光刻制备掩蔽层(可以直接由光刻胶充当)以保护不需刻蚀的区域。
(1)干法刻蚀
常用的干法刻蚀一般有电感耦合等离子体(inductively coupled plasma,ICP)刻蚀、离子束刻蚀(ion beam etching,IBE)和反应离子刻蚀(reactive ion etching,RlE)等三种类型。
在ICP刻蚀中,辉光放电产生的等离子体里存在大量的化学活性很强的游离基(游离态的原子、分子或原子团等),它们会与目标材料发生化学反应生成挥发性产物,这样便达到了刻蚀目的;IBE是利用高能离子(来自于惰性气体的电离)直接轰击目标材料表面实现刻蚀的,这是一个物理过程;RIE可被视作前面两者的结合,将IBE所用的惰性气体改为ICP刻蚀所用的气体,就变成了RIE。
对于干法刻蚀而言,纵向刻蚀速率远远大于横向刻蚀速率,即纵横比高,可以精确地复制掩蔽层上的图形。但干法刻蚀对掩蔽层也有一定的刻蚀效果,选择性(对目标材料与掩蔽层的刻蚀速率之比)较差,尤其是IBE,可能会对材料表面无选择地全部刻蚀。
(2)湿法腐蚀
通过将目标材料放于可与之发生化学反应的溶液(即腐蚀液)里实现刻蚀效果的方式叫作湿法腐蚀。
这种刻蚀方式操作简单、成本低廉,选择性好,但纵横比很低,掩蔽层边缘下面受保护的材料会遭受腐蚀,不如干法刻蚀精准。
为减少低纵横比带来的负面影响,需要选择合适的腐蚀速率。影响腐蚀速率的因素有腐蚀液浓度、腐蚀时间和腐蚀液温度等。