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❒ 濕式蝕刻技術(Wet etching)
使用含有水份的化學藥品(水溶液)來與材料產生化學反應，將材料中不需要的部分溶解掉，稱為「濕式蝕刻(Wet etching)」，因為化學藥品含有水份是濕的，故稱為「濕式(Wet)」，要溶解二氧化矽通常使用氫氟酸水溶液，要溶解金屬通常使用強酸，例如：硫酸、硝酸、鹽酸、氫氟酸等。

❒ 乾式蝕刻技術(Dry etching)
使用氣體原子產生氣體離子(電漿)來與材料產生化學反應，將材料中不需要的部分反應去除掉，稱為「乾式蝕刻(Dry etching)」是，因為氣體原子不含水份是乾的，故稱為「乾式(Dry)」，使用乾式蝕刻可以達到與濕式蝕刻相同的效果，但是乾式蝕刻必須要形成「氣體離子」，因此必須使用「氣體原子」才行。乾式蝕刻所使用的機台稱為「乾式蝕刻機」，如＜圖一＞所示，微波主要是外加電磁波使氣體原子轉變成氣體離子(電漿)，同時在矽晶圓上外加正電壓，吸引帶負電的氟離子(電漿)加速向下射向矽晶圓，使氧化矽與氟離子反應而被去除掉。知識力www.ansforce.com。

圖一　乾式蝕刻機的構造與原理。

❒ NMOS的製作範例
以下將舉一個實例直接說明，如何利用黃光微影、摻雜技術、蝕刻技術、薄膜成長等四大步驟，將一個NMOS製作在矽晶圓上。NMOS的結構如＜圖二＞所示，主要包含三個重要的結構，因此需要「三道光罩」才能製作完成：
➤第一道光罩：在P型矽基板的左右各製作一個N型的區域(類似水溝的構造)，必須使用「摻雜技術」。
➤第二道光罩：在P型矽基板的正中央上方製作一層氧化矽形成閘極，必須使用「蝕刻技術」。
➤第三道光罩：在P型矽基板的正中央氧化矽上方與左右N型區域(水溝)上方蒸鍍一層金屬銅電極，必須使用「薄膜成長」。知識力www.ansforce.com。

圖二　NMOS的構造。

再次提醒大家，製作積體電路並不是「一個一個」將CMOS製作在矽晶圓上，而是「一次」就將數百萬個CMOS直接刻在光罩上，再利用黃光微影技術「一次」就將數百萬個CMOS的圖形經由曝光機(步進機)轉移到矽晶圓的晶粒上，這樣需要的時間比較短，因此我們使用光罩來將圖形大量快速地轉移到矽晶圓上。

❒ 蝕刻技術的實例
請分別使用「濕式蝕刻」或「乾式蝕刻」，在P型矽基板的正中央上方製作一層氧化矽形成閘極。
[解]
濕式蝕刻使用「氟化氫水溶液」來將氧化矽溶解掉；乾式蝕刻使用「氟化氫(氣體)」產生氟離子(電漿)來將氧化矽反應去除掉，如＜圖三＞所示，其步驟如下：
➤高溫氧化：將矽晶圓放入高溫氧化爐中成長氧化矽薄膜，如＜圖三(a)＞所示。
➤光阻塗佈：使用光阻塗佈機在上方塗佈光阻層，如＜圖三(b)＞所示。
➤光罩曝光：接著使用「第二道光罩」進行圖形轉移，注意第二道光罩的圖形是讓紫外光穿過左右兩個區域，如＜圖三(c)＞所示。被紫外光照射過的區域光阻化學鍵結被破壞，使光阻很容易被化學藥品溶解掉。
➤化學顯影：使用顯影液溶解化學鍵結被破壞區域的光阻，如＜圖三(d)＞所示。
➤蝕刻技術：濕式蝕刻使用「氟化氫水溶液」溶解沒有光阻保護區域的氧化矽薄膜；乾式蝕刻使用乾式蝕刻機，通入「氟化氫(氣體)」並且以微波產生帶負電的氟離子(電漿)，另外在矽晶圓上外加正電壓，吸引帶負電的氟離子加速射向矽晶圓，如＜圖三(e)＞所示。沒有光阻保護的區域，氧化矽與氟離子反應去除掉；有光阻保護的區域，氧化矽受到光阻的保護而保留下來。
➤光阻去除：使用去光阻液將殘留的光阻溶解掉，留下中央部分的氧化矽，形成閘極的構造，如＜圖三(f)＞所示。知識力www.ansforce.com。

圖三　使用濕式蝕刻或乾式蝕刻，在P型矽基板的正中央上方製作一層氧化矽形成閘極 。

❒ 濕式蝕刻與乾式蝕刻的比較
➤濕式蝕刻技術：一般使用在線寬大於0.35μm(微米)的製程，主要由於濕式蝕刻是屬於「等向性蝕刻」，在蝕刻的過程中，化學藥品不但會向下溶解，也會向左右方向溶解，如＜圖四(a)＞所示，如果閘極的寬度大於0.35μm則影響不大，但是當閘極的寬度小於0.35μm時，會使NMOS的中央閘極氧化矽太窄，根本無法作為閘極使用，如＜圖四(b)＞所示。
➤乾式蝕刻技術：一般使用在線寬小於0.35μm的製程，主要由於乾式蝕刻是屬於「非等向性蝕刻」，氣體離子在射向氧化矽的過程中只會向下反應，而不會向左右方向反應，如＜圖四(c)＞所示，因此不論閘極的寬度大小，NMOS的中央閘極氧化矽都夠寬，如＜圖四(d)＞所示。

圖四　濕式蝕刻與乾式蝕刻的比較。

【請注意】上述內容經過適當簡化以適合大眾閱讀，與產業現狀可能會有差異，若您是這個領域的專家想要提供意見，請自行聯絡作者；若有產業與技術問題請參與社群討論。
 

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