深硅刻蝕設備是半導體制造中用于對硅材料進行高深寬比、各向異性刻蝕的專用設備，主要服務于MEMS（微機電系統(tǒng)）、3D集成電路封裝（如硅通孔TSV）、功率器件（如碳化硅SiC）等領域。其核心功能是通過干法或濕法工藝，在硅片上形成深槽、孔洞或復雜三維結(jié)構，同時保證側(cè)壁陡直、底部平整及高選擇比。以下是關于該設備的詳細介紹：

一、技術原理與核心工藝

主流刻蝕技術

Bosch工藝：深硅刻蝕方法，通過交替進行SF?刻蝕（垂直向腐蝕）和C?F?鈍化（側(cè)壁保護），實現(xiàn)各向異性刻蝕，深寬比可達50:1以上。

ICP（感應耦合等離子體）技術：利用高密度等離子體轟擊硅表面，結(jié)合氟基氣體（如SF?、CF?）實現(xiàn)快速刻蝕，支持8英寸及以上晶圓加工。

原子層刻蝕（ALE）：新興技術，通過逐層去除材料，解決傳統(tǒng)Bosch工藝的“扇貝效應”（側(cè)壁周期性起伏）問題，提升精度。

關鍵工藝參數(shù)

射頻功率：ICP主射頻功率通常為500~2800W（如HSE M200型號），副射頻功率控制離子密度。

氣體組合：SF?（刻蝕）、C?F?（鈍化）、Ar（物理轟擊）等，比例與流量直接影響刻蝕速率與均勻性。

溫度控制：下電極溫度范圍-20~40℃，避免過熱導致硅片變形或掩膜損傷。

刻蝕速率：典型值8~20μm/min（如Bosch工藝低速模式3μm/min，高速模式20μm/min），需平衡速率與側(cè)壁粗糙度。

二、核心功能與設備特性

高深寬比刻蝕能力

支持TSV硅通孔（如10μm孔徑刻蝕150μm深度）、MEMS腔體（如陀螺儀、麥克風的深槽結(jié)構）及微流控芯片通道加工，深寬比可達50:1。

側(cè)壁陡直度接近90°，底部殘留可控（如HSE M200設備底部殘留<1μm）。

工藝兼容性與均勻性

兼容8英寸晶圓及向下尺寸，支持PR（光刻膠）或氧化物硬掩膜，選擇比（如PR:Si>70:1）確保圖案保護。

刻蝕均勻性≤±5%（去邊5mm），通過氣體分布優(yōu)化與溫度控制實現(xiàn)晶圓級一致性。

多功能擴展

多材料刻蝕：除硅外，可處理SiO?、SiNx（如更換ICP線圈）。

特殊應用：支持碳化硅（SiC）、玻璃基板等新型襯底的深孔加工，適配功率器件與Micro LED需求。

三、應用領域與典型場景

MEMS制造

慣性傳感器（陀螺儀、加速度計）、壓力傳感器、微執(zhí)行器等器件的深槽或懸梁結(jié)構加工，需高深寬比與側(cè)壁平滑度。

示例：RIE-400iPB設備專為Bosch MEMS工藝設計，支持高速深孔鉆削。

3D集成電路封裝

TSV硅通孔刻蝕是關鍵步驟，需垂直側(cè)壁與低底部殘留，確保芯片堆疊的電學性能與可靠性。

典型參數(shù)：10μm孔徑刻蝕150μm深度，深寬比15:1。

功率器件與化合物半導體

碳化硅（SiC）MOSFET的溝槽刻蝕，需耐高溫（>200℃）與高選擇比工藝。

氮化鎵（GaN）射頻器件的深槽隔離結(jié)構加工，依賴ICP技術的高精度控制。

深硅刻蝕設備是實現(xiàn)高深寬比硅結(jié)構加工的核心工具，依托Bosch工藝與ICP技術，廣泛應用于MEMS、3D封裝及功率器件領域。其發(fā)展聚焦工藝精度提升、環(huán)?；爸悄芑瑖a(chǎn)設備正加速突破技術壁壘，推動半導體制造自主化進程。