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等離子刻蝕技術(shù)是在涂膠的晶圓上高效地復(fù)制掩膜圖形，通過化學(xué)和物理過程選擇性地從晶圓表面去除不需要的材料的一個(gè)重要工藝過程,，是現(xiàn)代集成電路制造領(lǐng)域不可缺少的工藝步驟,。

刻蝕機(jī)，來源：中微半導(dǎo)體

隨著集成電路技術(shù)的高速發(fā)展，等離子體刻蝕技術(shù)逐漸成為納米量級(jí)的集成電路制造和微納制造工藝中廣泛應(yīng)用的刻蝕技術(shù),。隨著刻蝕氣體中含氟等離子體能量的提高,，高能含氟等離子體會(huì)侵蝕腔體和腔體內(nèi)部件，縮短部件的使用壽命,；同時(shí)腐蝕過程中會(huì)生成難揮發(fā)的氟化物沉積在晶圓表面,，同時(shí)也增加了晶圓的污染。因此,，刻蝕機(jī)腔體和腔體內(nèi)部件材料的耐等離子體刻蝕性能變得至關(guān)重要。

刻蝕腔體,，來源：京瓷

1刻蝕機(jī)腔體及部件對(duì)材料有如下要求

大量地實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明：在晶圓Si片的刻蝕過程中,，由于需在高密度、高能量的等離子體轟擊環(huán)境中,，一般對(duì)刻蝕機(jī)腔體及部件材料提出了如下要求,。

（1）腔體材料的晶粒尺寸小，缺陷低,。當(dāng)大尺寸顆粒和缺陷沉積到晶圓上,，這對(duì)芯片來說是致命的，很大程度上降低了芯片的產(chǎn)率,；

（2）腔體材料表面應(yīng)避免金屬污染,，若腔室材料內(nèi)含金屬Na、K,、Fe,、Ni、Gr,、Cu及其他顆粒時(shí),，當(dāng)其沉積到Si片上同樣會(huì)污染芯片；

（3）與鹵素反應(yīng)較慢,，晶圓的刻蝕通常采用鹵素氣體或者惰性氣體進(jìn)行等離子體轟擊,，如Cl₂、N₂,、C₂H₄,、O₂、BCl₃,、F,、HBr、HCl等,，因此腔室材料應(yīng)盡量避免與氣體發(fā)生反應(yīng)或者反應(yīng)速率很慢,；

（4）在射頻能量耦合的條件下，仍具有優(yōu)異的、可重復(fù)的介電性能,；

（5）為了減少腐蝕速率以及減弱等離子對(duì)腔室材料的轟擊,，應(yīng)盡可能保證腔室材料無孔隙或孔隙度極低；

（6）晶圓的刻蝕過程需要反復(fù)利用化學(xué)試劑清洗,，因此要求腔體材料具備優(yōu)異地抗化學(xué)腐蝕性能,；

（7）生產(chǎn)、加工成本低,；

（8）使用壽命長等,。

2氧化釔陶瓷—半導(dǎo)體刻蝕設(shè)備的關(guān)鍵材料

陶瓷材料具有較好的耐腐蝕性能，因此,，在半導(dǎo)體工業(yè)中,，多種陶瓷材料已經(jīng)成為晶圓加工設(shè)備的耐等離子體刻蝕材料。其中,，氧化釔（Y₂O₃）屬于立方晶系,，其熔點(diǎn)為2430℃，電絕緣性良好,，透光性好,。許多研究表明，Y₂O₃陶瓷涂層的耐等離子刻蝕性能要優(yōu)于Al2O3涂層,。

氧化釔噴涂刻蝕腔體及模組件

Y2O3作為耐刻蝕材料的優(yōu)點(diǎn)如下：

（1）由于AlF₃的消除,，Y₂O₃造成的表面顆粒和缺陷污染減少。

（2）材料中的過渡金屬含量低,，降低了金屬污染的風(fēng)險(xiǎn),。

（3）Y₂O₃具有更加優(yōu)異的介電性能，并且越厚的Y₂O₃陶瓷涂層,，其抵抗介質(zhì)擊穿能力越強(qiáng),。

（4）作為耐等離子腔體材料，在等離子體中腐蝕速率較低,。

目前,，氧化釔陶瓷在刻蝕機(jī)中主要應(yīng)用場(chǎng)景為腔體與窗視鏡。

在腔體中,，除了做成整個(gè)腔體,，考慮到價(jià)格因素，往往會(huì)在其它陶瓷基體上噴涂Y2O3涂層來達(dá)到目的,。

刻蝕機(jī)上的窗視鏡材料要求透光率高,，開始采用的是石英玻璃材料，但容易被腐蝕得模糊不清,，之后被Al₂O₃材料替代,。但是隨著含氟等離子體的應(yīng)用,，Al₂O₃的耐腐蝕性能也逐漸滿足不了批量生產(chǎn)的需求，因?yàn)锳l₂O₃中的Al與氟離子反應(yīng)會(huì)生成Al–F化合物,，然后沉積結(jié)晶形成顆粒雜質(zhì),，容易污染晶圓。Y₂O₃透明陶瓷在含氟等離子體中表現(xiàn)出非常好的耐腐蝕性能得到了極大的關(guān)注,。

雖然Y₂O₃陶瓷有極好的耐等離子體刻蝕性能,，但由于較差的壓實(shí)性和燒結(jié)能力，機(jī)械強(qiáng)度低,，加工難度大,，其實(shí)用性受到限制。此外,，Y₂O₃作為稀土材料,，除了難燒結(jié)外，價(jià)格較貴,，單純用Y₂O₃來制備半導(dǎo)體生產(chǎn)中的耐腐蝕器件，生產(chǎn)成本高,。因此,，氧化釔作為耐刻蝕材料有時(shí)會(huì)受到一定的限制。

有科研工作者通過對(duì)Y₂O₃陶瓷的研究發(fā)現(xiàn),，當(dāng)加入一定量的氧化鋁,，會(huì)形成一種新的氧化釔基復(fù)合材料，即釔鋁石榴石,。與純Y₂O₃陶瓷相比,，氧化釔基復(fù)合陶瓷具有耐等離子腐蝕性好、力學(xué)性能更高,、制造成本低等特點(diǎn),。

此外，除了與氧化鋁復(fù)合之外,，氧化釔穩(wěn)定氧化鋯陶瓷也成為了耐刻蝕材料的一大研究方向,。

Nanoe公司坐落于法國巴黎，擁有十多年的原材料制造經(jīng)驗(yàn),，專注于先進(jìn)陶瓷材料的研發(fā)和制造,，旗下產(chǎn)品有：納米陶瓷粉體和Zetamix 3D打印設(shè)備以及陶瓷/金屬線束。納米陶瓷粉體以高性能著稱,，是全球ZTA氧化鋯增韌氧化鋁合成材料的行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者,，粉體可用于半導(dǎo)體、電子,，耐磨件,、生物醫(yī)療、流體處理等領(lǐng)域。其他納米陶瓷粉體：ATZ,，氧化鋁,，氧化鋯，氧化釔等

除了等離子刻蝕產(chǎn)品,，Nanoe還提供氧化鋁,、多晶紅寶石、氧化鋯等粉體材料,，另外憑借在原材料制造方面的專業(yè)實(shí)力,，其在2018年推出Zetamix品牌，這是首個(gè)適用FDM技術(shù)的3D打印陶瓷線材品牌,。