乾式蝕刻是什麼？了解蝕刻的半導體應用優勢＆未來發展

在半導體製程中，沉積與蝕刻設備是不可或缺的重要環節！半導體的關鍵製程涵蓋沉積、塗佈光阻劑、曝光製程、蝕刻、離子注入、拋光等多個步驟，其中沉積設備市場約占半導體設備總市場的25%，而蝕刻設備則占約21%。本篇將深入介紹乾式蝕刻，不僅是晶片製造中不可或缺的重要技術，更直接影響製程的良率與最終產品的品質。

蝕刻是什麼？深入認識乾式蝕刻

蝕刻是一種利用酸性、腐蝕性或研磨性物質，在金屬、玻璃或半導體材料上進行加工的技術。在半導體製程中，蝕刻分為乾式和濕式兩類。乾式蝕刻透過電漿解離產生的離子，與材料表面進行化學反應或物理轟擊，屬於非等向性蝕刻。相較之下，濕式蝕刻利用化學液體與材料進行化學反應，具有等向性蝕刻的特點。

探討「乾式蝕刻機」的運作原理
乾蝕刻設備主要由處理室、氣體供應系統和能量源組成。在乾蝕刻過程中，樣品被放置於處理室內，並引入特定氣體或氣體混合物。接著，透過能量源（如射頻功率、電漿或雷射）提供能量激發氣體，生成等離子體。等離子體中的離子或激發態分子與材料表面發生作用，實現蝕刻。

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乾式蝕刻在半導體的５大應用

乾式蝕刻（Dry etching）廣泛應用於半導體、光學、MEMS及生物醫學等微電子製程中。以下將逐一介紹乾式蝕刻在各領域的應用與特點。

1.精細圖案製作

蝕刻製程的目的是透過移除晶圓表面的特定區域來製作所需的圖樣。乾式蝕刻主要利用電漿技術來達成，並可細分為等離子蝕刻和反應離子蝕刻兩種方法。

等離子蝕刻

等離子乾蝕刻屬於各向異性蝕刻，透過基板表面的薄膜材料與反應氣體間的化學反應來實現材料去除。無需使用液體化學藥品或蝕刻劑即可去除材料，這使乾式蝕刻相比一般濕式蝕刻製程，無論在等向性或非等向性方面都具更高的精度，從而有效減少蝕刻過程中的失誤率。

反應離子蝕刻

反應離子蝕刻（Reactive-Ion Etching，簡稱RIE）是一種常用於半導體製程的加工技術。此技術通過電漿體中的高能反應離子，經由電磁場在低壓或真空環境中生成，將離子轟擊目標材料，並與其表面反應，達到精確刻蝕的效果。

2.半導體製造

在半導體晶圓製程中，最常使用的乾式蝕刻方法是平行板反應性離子蝕刻。此方法將晶圓放置於真空的化學反應室中，並導入所需的蝕刻氣體。當蝕刻源附著在薄膜上時，晶圓表面會引發化學反應，反應產物會脫離表面並通過排氣系統排出，從而完成蝕刻過程。

3.微電子器件加工

乾蝕刻（Dry etching）是微電子製程中常用的表面處理技術，主要用於在固體材料表面創建微細結構和圖案。這種非液體化學蝕刻方法利用高能粒子，如離子或中性粒子，或是透過氣體化學反應去除材料表面的分子或原子，實現精確又高效的微電子器件加工製程。

4.MEMS技術

乾式蝕刻在MEMS慣性感測器的晶圓蝕刻中扮演關鍵角色，能提高感測器的校準精準度。由於乾式蝕刻過程不含水分，較不易受到地心引力的影響，因此能夠保持感測器的整體精度，並簡化後續的校準過程。這使得乾式蝕刻成為提升MEMS感測器穩定性和效能的重要技術！羅姆（ROHM）集團旗下的Kionix便是大量採用乾式蝕刻技術的代表性廠商之一，展現了其在精準度維持方面的優勢。

5.光電器件製造

蝕刻（etching）對光電器件的電學性能具有重要影響！半導體器件的每一層都需要經歷多個刻蝕步驟，主要分為電子束刻蝕和光刻。光刻對材料的平整度要求極高，因此必須保持高潔淨度。乾式蝕刻在這方面具有優勢，因為它能在蝕刻過程中產生粒子和化學物質，幫助清除材料表面的污染物，從而提高材料的純淨度和製程的精準度，對光電器件的性能提升有重要貢獻。

乾式蝕刻的優點

乾蝕刻設備在微電子製程中扮演著重要角色，具有以下幾個關鍵特性：

• 高精度：乾式蝕刻設備能實現極高精度的蝕刻，能夠在微米和奈米尺度上準確創建細微結構和圖案，滿足先進製程對高解析度的要求，確保製程中的精細度和準確度。

• 高效率：乾式蝕刻是一種非液體化學蝕刻方法，利用等離子體中的高能粒子或氣體化學反應，精確去除材料表面原子或分子，實現高效且準確的製程，有效提高生產速度和處理效率。

• 材料高選擇性：乾式蝕刻設備可以根據需要選擇性蝕刻不同材料，實現對各層結構的精確加工，從而創建複雜的形狀，滿足多層結構中各種材料的加工需求。

• 均勻性：由於等離子體的特性，乾式蝕刻能夠均勻處理材料表面，有效避免液體蝕刻中可能出現的局部不均勻情況，確保製程的一致性和精度。

• 純淨度：乾式蝕刻過程中產生的粒子和化學物質，能有效清除材料表面的污染物，從而提升材料的純淨度，確保後續製程的品質和可靠性。

• 環保性：乾式蝕刻無需中央供給系統，且不產生廢液。具備無光罩製程、快速、低溫、節能的特性，使其成為一種環保且可持續的綠色製程選擇！

乾蝕刻逐漸取代濕蝕刻？探討未來發展趨勢

乾式蝕刻在產量和蝕刻速率上具有高選擇性，且化學含量較低，近年來逐漸被應用於取代濕式蝕刻。乾式蝕刻未來的發展趨勢是雷射乾蝕刻，這項蝕刻技術可應用於精微尺寸、非接觸加工以及高穩定性良率的需求，並適用於少量多樣的生產模式。
 

亮雲科技在乾式蝕刻領域中擁有卓越優勢，致力於為半導體及TFT LCD領域提供專業的蝕刻設備服務。不僅提供乾蝕刻機台及真空設備的組裝與維修，還憑藉精良技術與經驗，為客戶提供專業分析和諮詢服務，並建立穩定的供貨管道，確保即時滿足客戶需求。

結論

乾式蝕刻技術在半導體、微電子及光電等領域展現出無可比擬的優勢。未來隨著技術不斷進步，將在高精度、高效率及環保性等方面發揮更大潛力！亮雲科技作為業界的領先者，不僅獲得ESG認證，還致力於提供先進的半導體設備代理及維修服務，並以精湛的技術為客戶提供專業分析與支援。我們將持續在業界提供優質的產品與服務，滿足客戶的需求。欲了解更多，歡迎聯絡我們。