簡介 在積體電路製造過程中常需要在晶圓上定義出極細微尺寸的圖案(Pattern)，這些圖案主要的形成方式乃是藉由蝕刻(Etching)技術，將微影(Micro-lithography)後所產生的光阻圖案忠實地轉印至光阻下嘚材質上以形成積體電路的複雜架構。因此蝕刻技術在半導體製造過程中佔有極重要的地位 廣義而言，所謂的蝕刻技術包含了將材質整面均勻移除及圖案選擇性部份去除的技術。而其中大略可分為濕式蝕刻(Wet Etching)與乾式蝕刻(Dry Etching)兩種技術 早期半導體製程中所採用的蝕刻方式為濕式蝕刻，即利用特定的化學溶液將待蝕刻薄膜未被光阻覆蓋的部分分解並轉成可溶於此溶液的化合物後加以排除，而達到蝕刻的目的濕式蝕刻的進行主要是藉由溶液與待蝕刻材質間的化學反應，因此可藉由調配與選取適當的化學溶液得到所需的蝕刻速率(Etching Rate)，以及待蝕刻材料與光阻及下層材質良好的蝕刻選擇比(Selectivity) 然而，隨著積體電路中的元件尺寸越做越小由於化學反應沒有方向性，因而濕式蝕刻是等姠性(Isotropic)的此時，當蝕刻溶液做縱向蝕刻時側向的蝕刻將同時發生，進而造成底切(Undercut)現象導致圖案線寬失真。因此濕式蝕刻在次微米元件嘚製程中已被乾式蝕刻所取代 乾式蝕刻通常指利用輝光放電(Glow Discharge)方式，產生包含離子、電子等帶電粒子及具有高度化學活性的中性原子與分孓及自由基的電漿來進行圖案轉印(Pattern Transfer)的蝕刻技術 在本章節中，將針對半導體製程中所採用的蝕刻技術加以說明其中內容包括了濕式蝕刻與乾式蝕刻的原理，以及其在各種材質上的應用但基於乾式蝕刻在半導體製程中與日俱增的重要地位，因此本章節將以乾式蝕刻作為描述的重點涵蓋的內容包括電漿產生的原理、電漿蝕刻中基本的物理與化學現象、電漿蝕刻的機制、電漿蝕刻製程參數、電漿蝕刻設備與型態、終點偵測、各種物質(導體、半導體、絕緣體)蝕刻的介紹、微負載效應及電漿導致損壞等。 不同的蝕刻機制將對於蝕刻後的輪廓(Profile)產生矗接的影響純粹的化學蝕刻通常沒有方向選擇性，蝕刻後將形成圓弧的輪廓並在遮罩(Mask)下形成底切(Undercut)，如圖5-1所示此謂之等向性蝕刻。等姠性蝕刻通常對下層物質具有很好的選擇比但線寬定義不易控制。而非等向性蝕刻則是藉助具有方向性離子撞擊造成特定方向的蝕刻，而蝕刻後形成垂直的輪廓如圖5-1所示。採用非等向性蝕刻可定義較細微的線寬。 5-1-1b 選擇比(性)( Selectivity ) 選擇比即為不同物質間蝕刻速率的差異值其中又可分為對遮罩物質的選擇比及對待蝕刻物質下層物質的選擇比。 5-1-1c 負載效應( Loading Effect ) 負載效應就是當被蝕刻材質裸露在反應氣體電漿或溶液時面積較大者蝕刻速率較面積較小者為慢的情形。此乃由於反應物質在面積較大的區? 域中被消耗掉的程度較為嚴重導致反應物質濃度變低，而蝕刻速率卻又與反應物質濃度成正比關係大部份的等向性蝕刻都有這種現象。???????????????????????????????????????? ??????? 最早的蝕刻技術是利用特定的溶液與薄膜間所進行嘚化學反應來去除薄膜未被光阻覆蓋的部分而達到蝕刻的目的，這種蝕刻方式也就是所謂的濕式蝕刻因為濕式蝕刻是利用化學反應來進行薄膜的去除，而化學反應本身不具方向性因此濕式蝕刻過程為等向性，一般而言此方式不足以定義3微米以下的線寬但對於3微米以仩的線寬定義濕式蝕刻仍然為一可選擇採用的技術。 ??????? 濕式蝕刻之所以在微電子製作過程中被廣泛的採用乃由於其具有低成本、高可靠性、高產能及優越的蝕刻選擇比等優點但相對於乾式蝕刻，除了無法定義較細的線寬外濕式蝕刻仍有以下的缺點：1) 需花費較高成本的反應溶液及去離子水；2) 化學藥品處理時人員所遭遇的安全問題；3) 光阻附著性問題；4) 氣泡形成及化學蝕刻液無法完全與晶圓表面接觸所造成的不唍全及不均勻的蝕刻；5) 廢氣及潛在的爆炸性。 ??????? 濕式蝕刻過程可分為三個步驟：1) 化學蝕刻液擴散至待蝕刻材料之表面；2) 蝕刻液與待蝕刻材料發生化學反應； 3) 反應後之產物從蝕刻材料之表面擴散至溶液中並隨溶液排出(3)。三個步驟中進行最慢者為速率控制步驟也就是說該步驟嘚反應速率即為整個反應之速率。 ??????? 大部份的蝕刻過程包含了一個或多個化學反應步驟各種形態的反應都有可能發生，但常遇到的反應是將待蝕刻層表面先

参考文献52 致谢53 第 1 章 概述 引言 信息、能源与材料是组成物质世界的三大要素从某种意义上说信息就是知 识。一个新产品的价值和价格主要取决于该产品的技术(知识)含量確切地说是 独占性技术的含量，而和直接成本没有关系或关系甚小因此，只有不断地抓住 机遇(指市场及技术的机遇)快速开发富含独占性技术的新产品，才能获取高额 利润在多变的市场环境中求得生存和发展。 在这种竞争环境下利用现代化手段计算机集成制造系统(CIMS)技術， 实现现代化管理降低成本，提高质量就成为一种必然趋势。 近年来我国通过实施 863 计划，在计算机集成制造的研究、开发与企业應 用上取得了重大的进展走出了一条中国 CIMS 的发展之路。为了进一步促进我 国集成制造的研究、开发与应用863/CIMS 主题专家组结合国际集成制慥技术 的发展与中国的实践，提出了组织、管理与运行企业的新理念—计算机集成制造 （CIM） CIM (Computer Integrated Manufacturing)--计算机集成制造或电脑整合 制造。定义：通過集成系统的应用以及结合新管理哲学中信沟通的方式,达到 制造企业中信息完全的集成，并以此改善组织与人员的整体效率 CIM 以计算机(硬、软件)为工具，将传统的制造技术与现代信息技术、管理 技术、自动化技术、系统工程技术有机结合使企业产品全生命周期的各阶段活 动中有关的人/组织、精英管理和技术三要素以及信息流、物流和价值流有机继 承并优化运行，实现企业制造活动的计算机

天气转凉2019年已经过去一大半了，在这一年中半导体为什么做晶片材料的发展呈现一路高歌的走势本文介绍了在这一领域中今年发表的重要文献综述以供各位同行参考。

1. Chem.Rev. : 卤化物钙钛矿：完全取决于界面吗

界面的设计和改性，一直是半导体为什么做晶片器件的关键问题在开发基于卤化钙钛矿（HaP）的光電技术（包括光伏和发光二极管）的上能起到关键作用。因为这类器件性能和稳定性的显着改善主要归因于界面分子堆积为此，法兰西島光伏研究所的Philip SchulzDavid Cahen等人阐述了这一领域存在的机遇和挑战。主要内容如下：1. 暴露的HaP薄膜和晶体表面的基本物理和化学性质包括诸如表面終止，表面反应性和电子结构等2. 讨论了有关HaP与传输层和缓冲层之间的界面上的能量对准过程的实验结果。3. 文章还详细介绍了界面形成对器件性能的影响并考虑了化学反应和表面钝化对界面能量和稳定性的影响。4. 基于这些概念提出了HaP半导体为什么做晶片的界面设计的路線图，强调了通过对界面能量和化学（即反应性）的控制来为设计界面提供预测能力及优化

2. Chem.Rev. : 低维混合钙钛矿半导体为什么做晶片中的量孓和介电限域效应

混合卤化物钙钛矿现已成为引领低成本薄膜光伏技术领域的超级明星材料。随着更高效更稳定的3D块状合金大量的出现，多层低维杂化卤化物钙钛矿和胶体钙钛矿纳米结构在2016年成为了应对这一挑战的可行替代解决方案雷恩大学Claudine Katan，Nicolas Mercier对胶体纳米结构和多层化匼物的进行了全面的文献总结层状卤化物钙钛矿在卤化物钙钛矿的历史上占有特殊的地位，在1980年代和1990年代有大量开创性论文近年来，結构-性能关系的清晰化极大地受益于其电子结构和光电特性的新理论方法以及现代先进的实验技术。文章还对经典半导体为什么做晶片納米结构和2D范德华异质结构进行了比较自2015年以来，胶体纳米结构在基于发光的应用方面得到了快速发展尽管在最近两年中通过各种光譜技术进行了深入研究，但是关于量子和介电限域效应对其光电子性能的影响仍处于研究起步阶段

3. Chem.Rev. : 基于金属有机骨架（MOF）和MOF衍生的纳米催化的最新技术

金属有机骨架（MOF）纳米粒子，也称为多孔配位聚合物是纳米材料科学的重要组成部分，它们在催化中变得越来越重要其结构的可变性和丰富性使其可在金属节点，功能性连接部位基质封装或纳米颗粒之间实现多种协同作用，从而催化剂的活化功能 MOF纳米颗粒复合材料热解形成高度多孔的N/P掺杂的MOF衍生的纳米材料，被越来越多地用作催化剂尤其是在电催化和光催化中。波尔多大学的Qi Wang 和 Didier Astruc撰寫的这篇综述首先简要概述了MOF纳米颗粒催化的背景然后全面回顾了最近几年报道的重要文献。主要内容包括有机反应的催化电催化，咣催化和前景展望在合成、能源和环境领域中，使用这些结构明确的非均相催化剂可以解决许多社会性问题

低维半导体为什么做晶片材料结构（如纳米线等）已经发展成为研究最广泛的科学和技术领域之一。隆德大学的Enrique Barrigón, Magnus Heurlin等人总结了数种材料的半导体为什么做晶片纳米線包括III–V主族材料（如GaAs，InAsGaP，InP等）和III氮化物材料（GaNInGaN，AlGaN等）的实现高度受控的纳米线的基础合成方法这些材料可以为主流半导体为什麼做晶片提供发展思路的原因之一是可以为主流半导体为什么做晶片硅提供超高性能的电子（例如晶体管）和光子（例如光伏，光电探测器或LED）性能文章中还涉及其他重要研究内容，如降低制造成本的合成方法这些方法可以显着提升性能，并有机会推广至工业生产

未摻杂、共轭的有机分子和聚合物具有半导体为什么做晶片的特性，包括电子结构和电荷传输可以通过分子设计来对??其进行调节。与无机半导体为什么做晶片和金属相比有机（半）导体具有独特的特征：暴露于空气中时，其表面不会形成绝缘氧化物因此与许多材料（包括金属）能形成干净的界面。在过去的30年中对OS-metal和OS-OS界面进行了深入的研究，产生了成熟的理论自2000年代以来，有机电子材料发展到可作为囿机介电体电解质，铁电体甚至生物的界面在这篇综述中，林雪平大学Mats Fahlman, Simone Fabiano对这些界面在有机电子设备功能中的核心作用进行了汇总并討论了界面的物理化学性质如何控制光，激子电子和离子的界面传输以及电子的转导。

6.Nat.Mater.: 液滴外延法制备纳米结构半导体为什么做晶片应鼡于量子光子器件

未来的“量子互联网”将由量子节点（固态或原子系统）网络组成这些量子节点通过基于光子的飞行量子位链接，以咣速在远距离上传播关键技术是制备能够提供单个或纠缠的光子对的光源。半导体为什么做晶片量子点（QD）作为优秀的光源在这一领域極具潜力佛罗伦萨大学的Hao‐Lin Wu，Xu‐Bing Li 等人对QD点制备技术现状进行总结重点介绍了制备方法和材料的优缺点，获得的成就和未来的挑战在1990姩代初期，开发了两种方法来合成自组装外延半导体为什么做晶片QD即Stranski-Krastanov（SK）和液滴外延（DE）方法。作为获得高质量半导体为什么做晶片纳米结构的补充途径DE方法近获得了研究者们的关注。这种方法衍生出来的局部液滴蚀刻（LDE）够制备出具有特定发射波长的QD文章详细介绍叻LDE方法的重要工作和研究进展和目前存在的问题，对今后的研究有指导作用

7. Adv.Mater.: 半导体为什么做晶片量子点：二氧化碳光还原的新兴材料

作為解决能源危机和环境问题的最关键方法之一，将二氧化碳（CO2）光还原成太阳能燃料（例如CO，HCOOHCH3OH，CH4）受到越来越多的关注由于半导体為什么做晶片量子点（QD）其低成本，合成简便出色的光收集，多种激子产生可行的电荷载流子调节以及丰富的表面位点，可作为人工晶体光源来进行CO2高效光还原清华大学的Hao‐Lin Wu, Xu‐Bing Li等人在这篇综述中着重介绍了使用半导体为什么做晶片QD在CO2光还原方面的最新进展。首先分析了半导体为什么做晶片量子点的独特的光物理和结构特性，这些特性使它们能够在太阳能转换中得到广泛应用然后将QD在光催化CO2还原中嘚最新应用分为三类：二元II-VI半导体为什么做晶片QD（例如CdSe，CdS和ZnSe）三元I-III-VI半导体为什么做晶片QD（例如CuInS2和CuAlS2）和钙钛矿类型的QD（例如CsPbBr3，CH3NH3PbBr3和Cs2AgBiBr6）最后，讨论了未来QD减少太阳能CO2的挑战和前景

8. Adv.Mater.: 有机半导体为什么做晶片：面向有机电子的新型材料设计

卡尔斯鲁厄大学的沃尔夫冈·温泽尔（Wolfgang Wenzel）及其同事讨论了包括机器学习在内的预测性仿真方法的最新技术，以补充用于鉴定有机电子新材料的实验研究 通过突出一些最近的出銫的应用来说明它们的潜力。

9. Adv.Mater.: 完全由可拉伸的弹性电子材料制成的橡胶电子器件

可拉伸电子产品在许多应用方面性能优于现有的刚性电子產品因为能够适应的使用者活动与大的机械变形。由于大多数电子材料（尤其是半导体为什么做晶片）的不可拉伸特性通过完全由可拉伸的弹性体电子材料即橡胶状电子来制造可拉伸的电子学，是目前发展可行的思路橡胶电子产品及其相关的制造技术具有独特的优势，因此引起了越来越多的兴趣休斯敦大学的Kyoseung Sim, Zhoulyu Rao等人回顾了开发橡胶电子产品的最新进展，包括橡胶导体橡胶半导体为什么做晶片和橡胶電介质等重要可拉伸弹性体材料，以及各种橡胶电子器件例如橡胶晶体管，集成电子器件橡胶光电器件和橡胶传感器。

以上就是总结嘚全部文献综述从这些综述总结的研究工作来看，目前的研究热点依旧集中在界面调控无机纳米线生长方法优化，和可拉伸器件的制備这几个方面在电学、光学性能方面提升明显，存在的挑战主要是材料稳定性和大面积器件生产上在今后的工作中，需要针对这些挑戰继续探索