刻蚀技术在半导体领域的应用有哪些？

刻蚀技术在半导体领域的全场景应用

刻蚀是芯片制造三大核心工艺（沉积 - 光刻 - 刻蚀）之一，贯穿晶圆前段制程、存储芯片、先进封装、第三代半导体、特色工艺全流程，不同器件、不同制程对应专用刻蚀工艺。

一、微纳加工逻辑芯片（CPU/GPU/ 手机 SoC）先进制程应用

1. 栅极刻蚀（最核心高精度刻蚀）

FinFET、GAA 环绕栅芯片核心工序：

对多晶硅、高 k 栅介质、金属栅进行原子级精准刻蚀；

先进 3/2nm 制程采用原子层刻蚀 ALE，控制单原子去除量，保证栅极线宽均匀、侧壁垂直；

直接决定晶体管开关性能、漏电、功耗，对刻蚀选择比、各向异性要求最高。

2. 微纳加工浅沟槽隔离 STI 刻蚀

硅基底刻出隔离沟槽，填充氧化硅分隔相邻晶体管，防止器件漏电：

需要高选择比刻蚀硅，同时减少掩膜损耗；

要求沟槽侧壁平整，保障整片晶圆均匀性。

3. 微纳加工通孔与互连金属层刻蚀（多层布线）

芯片内部上亿根金属导线、层间导电通道全部依靠刻蚀成型：

接触孔刻蚀：打通硅基底与金属；

金属通孔 Via 刻蚀：多层金属之间纵向导电通道；

金属布线刻蚀：铜 / 铝金属线路图形化；

先进制程采用双大马士革工艺，先刻介质沟槽再填金属，介质层刻蚀是关键。

4. 微纳加工源漏区、硅鳍片刻蚀

FinFET 鳍片、GAA 纳米片层剥离刻蚀，刻蚀深度、侧向腐蚀直接决定晶体管尺寸。

二、微纳加工存储芯片（NAND Flash、DRAM）

1. 3D NAND 闪存（固态硬盘核心）

刻蚀工艺难点：超高深宽比多层堆叠刻蚀

上百层氧化硅 / 氮化硅交替薄膜一次性刻蚀垂直存储通道；

沟槽深度微米级、孔径纳米级，对刻蚀均匀性、选择比、侧壁垂直度

贯穿电荷俘获层、栅介质、隔离层，是存储设备价值最高的刻蚀工序。

2. DRAM 内存芯片

电容深孔刻蚀：制备超高深宽比存储电容，提升电容容量；

栅极、位线、接触孔刻蚀，保证存储单元微小尺寸一致性，提升内存密度。

三、微纳加工功率半导体（第三代半导体 SiC/GaN）

新能源汽车、快充、光伏逆变器核心芯片，传统湿法刻蚀无法加工硬质宽禁带材料，全部采用专用干法刻蚀：

碳化硅 SiC 器件刻蚀

沟槽 MOS 沟槽刻蚀、终端保护环刻蚀；

刻蚀速率慢、硬度高，需专用氟基 / 氯基等离子刻蚀，控制表面晶格损伤。

氮化镓 GaN 射频 / 快充器件

台面隔离刻蚀、栅槽刻蚀；

降低刻蚀损伤，保障高频、高压器件可靠性。

硅基 IGBT、MOSFET

沟槽栅刻蚀、终端结构刻蚀，提升耐压与导通效率。