原创 集成电路反向技术-芯片剥层方法

        芯片剥层分为化学反应法去层次和等离子刻蚀去层次两种方法。下面对这两种方法进行简单描述。

        化学反应法去层也叫湿法刻蚀，是半导体工艺发展过程中较早被使用的技术。化学反应法去层利用固体表面与特定的溶液进行化学反应，并转化成溶于溶液的物质后随溶液一起排除，从而达到刻蚀的目的。化学反应去层属于液相与固相之间的反应，包含化学反应和物质传输两个过程。由于扩散效应，溶液中的反应物通过一层相当薄的边界层达到固体表面，并与固体表面发生化学反应，反应后的生成物也同样由于扩散效应通过边界层到达溶液中，并最后随着溶液一起排除。下图为此过程的示意图。

       影响化学反应的主要因素有四个方面：溶液浓度、反应时间、反应温度和溶液搅拌方式。通常情况下浓度越大、温度越高，反应的速度也就越快。过快的刻蚀速度往往会发生严重的“底切现象”，反应难以控制，而刻蚀速度过慢则会延长反应时间。反应时增加适当的搅拌可以增加溶液内的物质传递，提高反应速度。另外，当反应过程中有气体产生时，气泡滞留在固体表面将阻止刻蚀溶液与刻蚀物质的接触，从而减缓刻蚀速度。此时使用搅拌会大大加速反应产生气泡的移动，使反应刻蚀更加均匀。常用的搅拌方式有机械搅拌、超音波搅拌和电磁搅拌等。

       反应离子刻蚀（RIE, reactive ion etching）是芯片制作过程中重要的一种工艺手段。在芯片制造过程中，为了制作一层金属或其它结构层，通常要采用化学气相沉积的方法或外延生长的方法先覆盖一层要制作的材质，然后采用反应离子刻蚀的方法把不需要的部分刻蚀掉，这样就可以制作各种版图结构。反应离子刻蚀去层也叫干法去层，其主要设备是反应离子刻蚀机。反应离子刻蚀去层具有各向异性和刻蚀终点控制精度高等特点，在芯片反向分析设计中被广泛应用于金属层间介质和多晶硅的去除。