干法刻蚀的评价参数详解

文章来源：芯学知

原文作者：芯启未来

本文介绍了干法刻蚀的速率、选择比和均匀性三个评价参数。

在MEMS制造工艺中，干法刻蚀是通过等离子体、离子束等气态物质对薄膜材料或衬底进行刻蚀的工艺，其评价参数直接影响器件的结构精度和性能。那么干法刻蚀有哪些评价参数呢？

刻蚀速率

刻蚀速率是单位时间内材料被刻蚀的厚度，通常以nm/min或μm/min表示，为什么刻蚀速率是最重要的一个刻蚀指标，是因为它决定工艺效率，速率过低会延长生产周期，同时需与其他材料的刻蚀速率匹配（如掩膜层），以控制刻蚀深度。一般干法刻蚀硅衬底的速率为5~6μm/min，也就是刻蚀300μm硅槽大约需要50min，但是刻蚀速率除了与刻蚀机器设定参数和材料本身有关，还与刻蚀面积相关，因此干法刻蚀一定需要有足够的验证参数才能做到好的刻蚀形貌。

干法刻蚀过程示意图

刻蚀选择比

刻蚀选择比有两种，待刻膜与衬底的刻蚀速率比称为衬底选择比，待刻膜与掩膜的刻蚀速率比称为掩膜选择比。理想情况需要选择一种刻蚀气体，对衬底选择比低，而对掩膜选择比高，但是实际情况很难完全满足，因此需要综合衬底和待刻膜的材料性质，选择合适的刻蚀气体和掩膜。

英寸晶圆SiO2刻蚀速率面内分别

刻蚀均匀性

晶圆表面不同位置刻蚀速率的一致性，通常用偏差百分比表示。刻蚀均匀性分为片内均匀性和片间均匀性，片内均匀性是指同一晶圆上不同位置的刻蚀速率一致性，片间均匀性是指不同晶圆之间的刻蚀速率一致性。片内均匀性差会导致器件尺寸偏差，影响MEMS结构的对称性，6英寸晶圆片内均匀性通常需控制在±5%以内。片间均匀性会造成器件批次间一致性差，器件批次间精度浮动。