芯片制造过程中等离子刻蚀机的作用有哪些（芯片制造过程中的等离子刻蚀机的作用）

等离子蚀刻机（干刻）与等离子清洗机是一件事吗

等离子蚀刻和等离子清洗不是一回事，具体表面在应用的原理和处理方法，以及处理的结果都不一样。

达因特等离子清洗其实应该叫等离子处理，是通过等离子体轰击于产品表面，把原来疏水的表面变得亲水，从而提高了产品的表面附着效果。

等离子的作用

什么是等离子体?

等离子体[1]又叫做电浆，是由部分电子被剥夺后的原子及原子被电离后产生的正负电子组成的离子化气体状物质，它广泛存在於宇宙中，常被视为是除去固、液、气外，物质存在的第四态。等离子体是一种很好的导电体，利用经过巧妙设计的磁场可以捕捉、移动和加速等离子体。等离子体物理的发展为材料、能源、信息、环境空间，空间物理，地球物理等科学的进一步发展提新的技术和工艺。

看似“神秘”的等离子体，其实是宇宙中一种常见的物质，在太阳、恒星、闪电中都存在等离子体，它占了整个宇宙的99％。现在人们已经掌握利用电场和磁场产生来控制等离子体。例如焊工们用高温等离子体焊接金属。

等离子体可分为两种：高温和低温等离子体。现在低温等离子体广泛运用于多种生产领域。例如：等离子电视，婴儿尿布表面防水涂层，增加啤酒瓶阻隔性。更重要的是在电脑芯片中的蚀刻运用，让网络时代成为现实。

高温等离子体只有在温度足够高时发生的。太阳和恒星不断地发出这种等离子体，组成了宇宙的99％。低温等离子体是在 常温下发生的等离子体（虽然电子的温度很高）。低温等离子体体可以被用于氧化、变性等表面处理或者在有机物和无机物上进行沉淀涂层处理。

等离子体是物质的第四态，即电离了的“气体”，它呈现出高度激发的不稳定态，其中包括离子(具有不同符号和电荷)、电子、原子和分子。其实，人们对等离子体现象并不生疏。在自然界里，炽热烁烁的火焰、光辉夺目的闪电、以及绚烂壮丽的极光等都是等离子体作用的结果。对于整个宇宙来讲，几乎99．9％以上的物质都是以等离子体态存在的，如恒星和行星际空间等都是由等离子体组成的。用人工方法，如核聚变、核裂变、辉光放电及各种放电都可产生等离子体。 分子或原子的内部结构主要由电子和原子核组成。在通常情况下，即上述物质前三种形态，电子与核之间的关系比较固定，即电子以不同的能级存在于核场的周围，其势能或动能不大。

由离子、电子以及未电离的中性粒子的集合组成，整体呈中性的物质状态．

普通气体温度升高时，气体粒子的热运动加剧，使粒子之间发生强烈碰撞，大量原子或分子中的电子被撞掉，当温度高达百万开到1亿开，所有气体原子全部电离．电离出的自由电子总的负电量与正离子总的正电量相等．这种高度电离的、宏观上呈中性的气体叫等离子体．

等离子体和普通气体性质不同，普通气体由分子构成，分子之间相互作用力是短程力，仅当分子碰撞时，分子之间的相互作用力才有明显效果，理论上用分子运动论描述．在等离子体中，带电粒子之间的库仑力是长程力，库仑力的作用效果远远超过带电粒子可能发生的局部短程碰撞效果，等离子体中的带电粒子运动时，能引起正电荷或负电荷局部集中，产生电场；电荷定向运动引起电流，产生磁场．电场和磁场要影响其他带电粒子的运动，并伴随着极强的热辐射和热传导；等离子体能被磁场约束作回旋运动等．等离子体的这些特性使它区别于普通气体被称为物质的第四态．

在宇宙中，等离子体是物质最主要的正常状态．宇宙研究、宇宙开发、以及卫星、宇航、能源等新技术将随着等离子体的研究而进入新时代．

[编辑本段]等离子体的分类

1、按等离子体焰温度分：

（1）高温等离子体：温度相当于108~109 K完全电离的等离子体，如太阳、受控热核聚变等离子体。

（2）低温等离子体：

热等离子体：稠密高压（1大气压以上），温度103~105K，如电弧、高频和燃烧等离子体。

冷等离子体：电子温度高（103~104K）、气体温度低，如稀薄低压辉光放电等离子体、电晕放电等离子体、DBD介质阻挡放电等离子体、索梯放电等离子体等。

2、按等离子体所处的状态：

（1）平衡等离子体：气体压力较高，电子温度与气体温度大致相等的等离子体。如常压下的电弧放电等离子体和高频感应等离子体。

（2）非平衡等离子体：低气压下或常压下，电子温度远远大于气体温度的等离子体。如低气压下DC辉光放电和高频感应辉光放电，大气压下DBD介质阻挡放电等产生的冷等离子体。

什么是低温（冷）等离子体？

冰升温至0℃会变成水，如继续使温度升至100℃，那么水就会沸腾成为水蒸气。随着温度的上升，物质的存在状态一般会呈现出固态→液态→气态三种物态的转化过程，我们把这三种基本形态称为物质的三态。那么对于气态物质，温度升至几千度时，将会有什么新变化呢? 由于物质分子热运动加剧，相互间的碰撞就会使气体分子产生电离，这样物质就变成由自由运动并相互作用的正离子和电子组成的混合物（蜡烛的火焰就处于这种状态）。我们把物质的这种存在状态称为物质的第四态，即等离子体态(plasma)。因为电离过程中正离子和电子总是成对出现，所以等离子体中正离子和电子的总数大致相等，总体来看为准电中性。反过来，我们可以把等离子体定义为：正离子和电子的密度大致相等的电离气体。

从刚才提到的微弱的蜡烛火焰，我们可以看到等离子体的存在，而夜空中的满天星斗又都是高温的完全电离等离子体。据印度天体物理学家沙哈(M·Saha，1893-1956)的计算，宇宙中的99.9%的物质处于等离子体状态。而我们居住的地球倒是例外的温度较低的星球。此外，对于自然界中的等离子体，我们还可以列举太阳、电离层、极光、雷电等。在人工生成等离子体的方法中，气体放电法比加热的办法更加简便高效，诸如荧光灯、霓虹灯、电弧焊、电晕放电等等。在自然和人工生成的各种主要类型的等离子体的密度和温度的数值，其密度为106（单位：个／m3）的稀薄星际等离子体到密度为1025的电弧放电等离子体，跨越近20个数量级。其温度分布范围则从100K的低温到超高温核聚变等离子体的108-109K（1~10亿度）。 温度轴的单位eV(electron volt)是等离子体领域中常用的温度单位，1eV=11600K。

通常，等离子体中存在电子、正离子和中性粒子(包括不带电荷的粒子如原子或分子以及原子团)等三种粒子。设它们的密度分别为ne,ni,nn，由于准电中性，所以电离前气体分子密度为ne≈nn。于是，我们定义电离度β=ne/(ne+nn)，以此来衡量等离子体的电离程度。日冕、核聚变中的高温等离子体的电离度都是100%，像这样β=1的等离子体称为完全电离等离子体。电离度大于1%(β≥10-2)的称为强电离等离子体，像火焰中的等离子体大部分是中性粒子(β10-3 )，称之为弱电离等离子体。

若放电是在接近于大气压的高气压条件下进行，那么电子、离子、中性粒子会通过激烈碰撞而充分交换动能，从而使等离子体达到热平衡状态。若电子、离子、中性粒子的温度分别为了Te，Ti，Tn，我们把这三种粒子的温度近似相等(Te≈Ti≈Tn)的热平衡等离子体称为热等离子体(thermal plasma)，在实际的热等离子体发生装置中，阴极和阳极间的电弧放电作用使得流入的工作气体发生电离，输出的等离子体呈喷射状，可称为等离子体炬(plasma jet)或等离子体喷焰(plasma torch)等。

另一方面，数百帕以下的低气压等离子体常常处于非热平衡状态。此时，电子在与离子或中性粒子的碰撞过程中几乎不损失能量，所以有TeTi , TeTn。我们把这样的等离子体称为低温等离子体(cold plasma)。当然，即使是在高气压下，低温等离子体也可以通过不产生热效应的短脉冲放电模式如电晕放电（corona discharge)、介质阻挡放电(Dielectric Barrier Discharge, DBD)或滑动电弧放电(Glide Arc Discharge or Plasma Arc)来生成。大气压下的辉光放电技术目前也已成为世界各国的研究热点。可产生大气压非平衡态等离子体的机理尚不清楚，在高气压下等离子体的输运特性的研究也刚刚起步，现已形成新的研究热点。

[编辑本段]低温等离子体的产生方法

辉光放电

电晕放电

介质阻挡放电

射频放电

滑动电弧放电

射流放电

大气压辉光放电

次大气压辉光放电

[编辑本段]等离子体可以和固、液、气体并列吗？

离子真的是除去固、液、气外，物质存在的第四态吗？

离子体的确是有的，不过这里就有点误会了；因为“固体、液体、气体”是相对抽象的类别名词，是用来描述物质“硬度”的类别名词；而“离子体”就是比较具体的“物质”了，照上述的逻辑还有“身体”、“晶体”、“整体”等；但这些是不相干的。其实“离子体”按照“硬度”类别来区分的话，我们可以知道：等离子体是由部分电子被剥夺后的原子及原子被电离后产生的正负电子组成的离子化“气体状物质”。也就是一种特殊的“气体”了；否则怎么可以用“气体物质”这句话来描述呢？难道我们可以说“固体”是一种“气体物质”吗？显然那是矛盾的。

所以“离子体”是不可以与固、液、气体并列，成为物质存在的第四态的！

●出自“全集然文明X档案”【一个绝对机密的档案，记录因万物共有本质和规律而得到的“具体发现”】

[编辑本段]主要应用

等离子体主要用于以下四方面。

1、等离子体冶炼：用于冶炼用普通方法难于冶炼的材料，例如高熔点的锆 (Zr)、钛(Ti)、钽(Ta)、铌(Nb)、钒(V)、钨(W)等金属；还用于简化工艺过程，例如直接从ZrCl、MoS、TaO和TiCl中分别获得Zr、Mo、Ta和Ti；用等离子体熔化快速固化法可开发硬的高熔点粉末，如碳化钨-钴、Mo-Co、Mo-Ti-Zr-C等粉末 等离子体冶炼的优点是产品成分及微结构的一致性好，可免除容器材料的污染

2、等离子体喷涂：许多设备的部件应能耐磨耐腐蚀、抗高温，为此需要在其表面喷涂一层具有特殊性能的材料。用等离子体沉积快速固化法可将特种材料粉末喷入热等离子体中熔化，并喷涂到基体（部件）上，使之迅速冷却、固化，形成接近网状结构的表层，这可大大提高喷涂质量。

3、等离子体焊接：可用以焊接钢、合金钢；铝、铜、钛等及其合金。特点是焊缝平整，可以再加工,没有氧化物杂质,焊接速度快。用于切割钢、铝及其合金，切割厚度大。

4、等离子体刻蚀：在半导体制造技术中，等离子体刻蚀是干法刻蚀中最常见的一种方法，等离子体产生的带能粒子（轰击的正离子）在强电场下，朝硅片表面加速，这些例子通过溅射刻蚀作用去除未被保护的硅片表面材料，从而完成一部分的硅刻蚀。

[编辑本段]等离子技术

所谓等离子体，就电气技术而言，它指的是一种拥有离子、电子和核心粒子的不带电的离子化物质。等离子体包括有，几乎相同数量的自由电子和阳极电子。在一个等离子中，其中的粒子已从核心粒子中分离了出来。因此，当一个等离子包括大量的离子和电子，从而是电的最佳导体，而且它会受到磁场的影响，当温度高时，电子便会从核心粒子中分离出来了。

近几年来等离子平面屏幕技术支持下的PDP 真可谓是如日中天，它是未来真正平面电视的最佳候选者。其实等离子显示技术并非近年才有的新技术，早在1964年美国伊利诺斯大学就成功研制出了等离子显示平板，但那时等离子显示器为单色。现在等离子平面屏幕技术为最新技术，而且它是高质图象和大纯平屏幕的最佳选择。大纯平屏幕可以在任何环境下看电视，等离子面板拥有一系列象素，同时这些象素又包含有三种次级象素，它们分别呈红、绿色、蓝色。在等离子状态下的气体能与每个次象素里的磷光体反应，从而能产生红、绿或蓝色。这种磷光体与用在阴极射线管(CRT)装置(如电视机和普通电脑显示器) 中的磷光体是一样的，你可以由此而得到你所期望的丰富有动态的颜色，每种由一个先进的电子元件控制的次象素能产生16亿种不同的颜色，所有的这些意味着你能在约不到6英寸厚的显示屏上更容易看到最佳画面。

任何物质由原子组成，有原子核和电子，又细分为离子，它们按一定规律形成物质。当产生特殊条件，如高温，放电，就会引起离子散开，这个过程称之为“电离”。电离过后，这些离子形成一团由游离态离子组成的离子团，称之为等离子体。因为其中离子互不干扰，就像一团浆糊，又称之为电浆。

国产芯片再传好消息，打破西方垄断，已掌握3个关键制造环节

国外掌握大量的芯片制造技术，在芯片制造领域，很多顶级的设备，材料都需要从国外进口。因为对国外有非常大的芯片依赖，导致我国每年的芯片进口额都在3000亿美元以上。

去年美国对中国企业实施芯片规则，导致中国企业失去了采购芯片，代工芯片的渠道。被芯片卡脖子以后，中国也在加紧自研，尽全力攻克一系列的技术。

有众多优秀的中国半导体企业参与其中，国产芯片也再传好消息，成功掌握3个关键制造环节技术，打破西方垄断。

第一项技术：离子注入机

和光刻机一样，离子注入机也是芯片制造过程中必不可少的核心设备之一。通过离子注入机可以实现对半导体材料，集成电路的离子注入，从而完成对半导体金属材料的改性及制膜等等。

而中国在离子注入机就取得了相应的突破，由中国电科旗下的附属装备集团，成功打造出离子注入机的全谱系产品国产化，可实现对28nm工艺的覆盖。

中国对应的芯片制造环节缺陷，也被弥补。

第二项技术：刻蚀机

中国刻蚀机巨头中微半导体取得了关键突破。在过去的几十年中，中微公司从默默无闻的小企业，成为全球五大刻蚀机设备供应商之一。

在台积电的5nm生产线中，就采用了中微半导体的12英寸高端刻蚀机设备。另外中微半导体取得的关键突破在于3nm刻蚀机Alpha 原型机，这一设备已经实现从设计到测试一系列的开发，评估。

刻蚀机的作用在于，通过纳米级别的技术，在集成电路硅片上实现晶体管线路图的雕刻。到了高端刻蚀机级别，能够在上千层的集成电路中完成刻蚀任务。

如果把芯片比作大楼，那么刻蚀机的任务就是在几百，几千层的大楼中，完成每一个楼层的精装修。

精确程度要实现每一楼层的微小复刻，把设计图纸上的所有细节，都完美刻蚀出来。如此复杂的刻蚀机设备，对芯片制造的作用性不亚于光刻机。

第三项技术：光刻胶

芯片制造涉及到非常多的工艺，步骤。在正式进入到芯片制造之前，需要在硅片上涂抹光刻胶。通过光刻胶的作用，让硅片保持完整，并确保每一个晶体管，集成电路都能得到保护。

这样在后续的刻蚀，离子注入过程中，都能顺利进行。品质越是高端的光刻胶，效果就越好。日本占据全球光刻胶的主要市场，并达到了垄断水准。

中国光刻胶企业不负众望，以南大光电为代表，成功实现Arf光刻胶产品的客户验证。并实现小批量出售。

不只是南大光电，此前晶瑞股份曾花费七千多万人民币购买了一台ASML光刻机，虽然是二手的，但是对研发28nm高端光刻胶也有重大意义。

另外上海新阳采购的ASML光刻机也有多台进入到生产线，对参与国产高端光刻胶的研发都是有巨大帮助的。

中国芯片在离子注入机、刻蚀机、光刻胶这三大芯片制造环节技术中，都取得了相应的突破进展。有研究报告显示，中国将在近两年内实现28nm芯片的自给自足。有能力应对中低端成熟工艺芯片的自主研发，生产。

国产芯片正在逐步打破西方国家的垄断，在实现技术自主可控这一方面，中国企业持之以恒，势必能助力中国芯片的崛起。3个关键芯片制造环节或许只是冰山一角，还有更多的技术，产品及设备都在研制当中。

中国会掌握更多的芯片制造技术，光刻机、芯片制程等等，都难不住中国半导体。相信只要有足够的时间，再大的困难都能一一克服。

对此，你有什么看法呢？

制作太阳能电池中的等离子刻蚀机的工作原理是怎么样的！能详细说一下嘛！

太阳能电池发电原理：

太阳能电池是一对光有响应并能将光能转换成电力的器件。能产生光伏效应的材料有许多种，如：单晶硅，多晶硅，非晶硅，砷化镓，硒铟铜等。它们的发电原理基本相同，现以晶体为例描述光发电过程。P型晶体硅经过掺杂磷可得N型硅，形成P－N结。

当光线照射太阳能电池表面时，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量传递给了硅原子，使电子发生了越迁，成为自由电子在P－N结两侧集聚形成了电位差，当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。这个过程的实质是：光子能量转换成电能的过程。

晶体硅太阳能电池的制作过程：

“硅”是我们这个星球上储藏最丰量的材料之一。自从19世纪科学家们发现了晶体硅的半导体特性后，它几乎改变了一切，甚至人类的思维。20世纪末，我们的生活中处处可见“硅”的身影和作用，晶体硅太阳能电池是近15年来形成产业化最快的。生产过程大致可分为五个步骤：a、提纯过程 b、拉棒过程 c、切片过程 d、制电池过程 e、封装过程。

太阳能电池的应用：

上世纪60年代，科学家们就已经将太阳电池应用于空间技术——通信卫星供电，上世纪末，在人类不断自我反省的过程中，对于光伏发电这种如此清洁和直接的能源形式已愈加亲切，不仅在空间应用，在众多领域中也大显身手。如：太阳能庭院灯、太阳能发电户用系统、村寨供电的独立系统、光伏水泵（饮水或灌溉）、通信电源、石油输油管道阴极保护、光缆通信泵站电源、海水淡化系统、城镇中路标、高速公路路标等。欧美等先进国家将光伏发电并入城市用电系统及边远地区自然界村落供电系统纳入发展方向。太阳电池与建筑系统的结合已经形成产业化趋势

生产不稳定是非晶硅生产中的最大难点.

刻蚀机和光刻机的区别

蚀刻机和光刻机其实就是完全不同的两种设备，不论从功能还是结构上来说都是天差地别，光刻机是整个芯片制造过程中最为核心的设备，芯片的制程是由光刻机决定的，而不是蚀刻机。具体如下：

1、工作原理

如果把制造芯片比喻成盖房子，那么光刻机的作用就是把房子的结构标注在地上。刻蚀机就是在光刻完成以后才登场的设备，也是光刻完成以后最为重要的设备之一。刻蚀机最主要的作用就是按照光刻机已经标注好的线去做基础建设，把不需要的地方给清除掉，只留下光刻过程中标注好的线路。

光刻机相当于画匠，刻蚀机是雕工。前者投影在硅片上一张精细的电路图(就像照相机让胶卷感光)，后者按这张图去刻线(就像刻印章一样，腐蚀和去除不需要的部分)。

2、结构

光刻机的最主要的核心技术就是光源和光路，其光源和光路的主要组成部分有四个，光源、曝光、检测、和其他高精密机械组成。对比之下，蚀刻机的结构组成就要简单很多，主要是等离子体射频源、反应腔室和真空气路等组成。

3、售价

ASML的EUV光刻机单台售价很高，蚀刻机的售价要低很多了。

4、工艺

刻蚀机是将硅片上多余的部分腐蚀掉,光刻机是将图形刻到硅片上。

5、难度

光刻机的难度和精度大于刻蚀机。

等离子体刻蚀是什么？

等离子体刻蚀（也称干法刻蚀）是集成电路制造中的关键工艺之一，其目的是完整地将掩膜图形复制到硅片表面，其范围涵盖前端CMOS栅极（Gate）大小的控制，以及后端金属铝的刻蚀及Via和Trench的刻蚀。在今天没有一个集成电路芯片能在缺乏等离子体刻蚀技术情况下完成。刻蚀设备的投资在整个芯片厂的设备投资中约占10%~12%比重，它的工艺水平将直接影响到最终产品质量及生产技术的先进性。

最早报道等离子体刻蚀的技术文献于1973年在日本发表，并很快引起了工业界的重视。至今还在集成电路制造中广泛应用的平行电极刻蚀反应室（Reactive Ion Etch-RIE）是在1974年提出的设想。

图1显示了这种反应室的剖面示意图和重要的实验参数，它是由下列几项组成：一个真空腔体和真空系统，一个气体系统用于提供精确的气体种类和流量，射频电源及其调节匹配电路系统。

等离子刻蚀的原理可以概括为以下几个步骤：

● 在低压下，反应气体在射频功率的激发下，产生电离并形成等离子体，等离子体是由带电的电子和离子组成，反应腔体中

的气体在电子的撞击下，除了转变成离子外，还能吸收能量并形成大量的活性基团（Radicals）

● 活性反应基团和被刻蚀物质表面形成化学反应并形成挥发性的反应生成物

● 反应生成物脱离被刻蚀物质表面，并被真空系统抽出腔体。

在平行电极等离子体反应腔体中，被刻蚀物是被置于面积较小的电极上，在这种情况，一个直流偏压会在等离子体和该电极间形成，并使带正电的反应气体离子加速撞击被刻蚀物质表面，这种离子轰击可大大加快表面的化学反应，及反应生成物的脱附，从而导致很高的刻蚀速率，正是由于离子轰击的存在才使得各向异性刻蚀得以实现。

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