引言
在等离子体或湿法蚀刻晶圆的过程中，都需要光刻来定义图案几何形状，并选择合适的抗蚀剂或硬掩模的掩模材料，以满足耐化学性和蚀刻深度的不同要求。它们的蚀刻速率通常在0.5-3微米/分钟的范围内，这速率取决于晶圆的化学性质、工艺条件和样品几何形状。干式等离子体蚀刻的设备成本较高，而湿式蚀刻的蚀刻几何形状仅限于材料的晶体学和方向性。【兆生清洗设备】【设备】【】【晶圆清洗设备制造】【晶圆清洗设备制造厂家】
在激光烧蚀方面，采用波长分别为1.06 μm、532 nm和355 nm的Nd： YAG激光器，或KrF、ArF准分子和较短波长的飞秒激光器进行直接硅烧蚀。但在相同的激光功率下，上述激光器的成本远高于CO2激光器。虽然硅晶片通常在CO2激光处理器中几乎是透明的，但脉冲二氧化碳激光通过熔融再熔化过程实现了具有薄金膜涂层的硅的周期性表面结构。在本文中，英思特提供了更多的实验证据来证实这种重复的硅深腐蚀行为。【rca清洗设备】【马兰戈尼干燥设备】【兆生清洗设备】【湿法刻蚀设备】
实验与讨论
图1展示了实验设置的原理图，在硅（Si）边缘顶部的另一重玻璃的帮助下，Si晶片的抛光表面与明亮光滑的玻璃表面接触。为了观察对Si蚀刻的显著效应，使用30 W的接近最大的激光功率和2.3 mm/s的低扫描速度，分别以10、20、30、40、60和80遍进行六个线性图案的蚀刻，然后对样品进行横截面分析，以评估蚀刻深度。【晶圆清洗设备】【KOH腐殖清洗机】【全自动晶圆清洗机】【RCA清洁设备】
图1：玻璃辅助二氧化碳激光加工装置示意图
图2(a)显示了在固定的30W功率和2.3 mm/s的速度下使用CO2激光器通过10-80次时，玻璃上的Si样品的光学显微照片，从右到左具有六条明显的蚀刻线。与通常对CO2激光透明的纯硅相比，CO2激光对硅的蚀刻行为发生了改变。图2(b)-(c)分别示出了在10次和80次通过时蚀刻的代表性Si沟槽。在分布的激光能量作用下，沟槽的横截面呈现V形。非对称轮廓的出现是由于在这种新的机制中，高温下光子的散射效应导致了在熔化和蒸发过程中Si腐蚀的不均匀吸收。【】【晶圆清洁设备】【】【KOH腐殖清洗机】【全自动晶圆清洗机】
在我们的简单设置中，由于Si和玻璃表面之间接触的变化，在重复实验中深度可能具有数十个微米差异。表面接触越紧密，能量转移和蚀刻效率越高，这是因为在靠近表面的沟槽侧面对激光束的吸收阻止了在样品内部更深处对激光能量的吸收。这也将导致表面附近的V形沟槽在高通量时扩大(图2(b)-(c))。【RCA清洁设备】【马来西亚戈尼干炎装备】【兆生清洗】【湿法刻蚀】
图2：光学显微图
结论
硅刻蚀是将硅样品放在玻璃板上进行CO2激光照射。新的机制可能涉及两个主要反应:一是高温下硅能带结构的变化，以促进光子与物质的相互作用。它可能包括带隙变窄、新的缺陷态形成、电子极化和快速增加的本征自由载流子浓度。另一个是高温下硅氧化增加。薄氧化物可以直接吸收CO2激光，并保持高温，以便进一步刻蚀硅。【湿法制程设备】【湿法设备制造厂家】【rca清洗设备】【马兰戈尼干燥设备】
在二氧化碳激光器蚀刻Si的高吸收过程中，上述两种反应可能同时发生。硅的蚀刻深度随着激光通道和功率的增加而增加。蚀刻的几何形状会影响蚀刻速率的能量分布和积累。在相同的激光能量下，小圆的蚀刻速度比线形圆要快。
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