半導體濕法刻蝕設備是集成電路制造中的工藝工具，通過液態化學試劑對晶圓表面材料進行可控腐蝕，實現圖形化加工。相較于干法刻蝕（如等離子體刻蝕），濕法刻蝕具有成本低、選擇性高、設備結構簡單等優勢，在淺槽隔離（STI）、金屬互連剝離、光刻膠去除等場景中廣泛應用。以下從技術原理、核心組件、工藝優勢、應用場景及發展趨勢等方面展開介紹。

一、技術原理與核心工藝

1. 刻蝕機制

濕法刻蝕基于化學反應的選擇性腐蝕原理，利用腐蝕液與待去除材料的分子反應生成可溶性產物。

金屬刻蝕：如鋁互連層使用磷酸（H?PO?）或硼酸（H?BO?）溶液，通過氧化還原反應剝離金屬。

光刻膠去除：采用氧等離子體輔助的硫酸-雙氧水（Piranha溶液）清洗殘留光刻膠。

2. 關鍵工藝參數

化學配方：根據材料類型調整腐蝕液濃度（如HF濃度5%~50%）和添加劑（如緩蝕劑、表面活性劑）。

溫度控制：通常維持在20~60℃，高溫可加速反應但需避免材料過蝕。

時間與攪拌：通過噴淋、超聲波或機械擺動增強反應均勻性，刻蝕時間從幾秒到幾分鐘不等。

二、設備結構與核心組件

1. 設備組成

濕法刻蝕設備通常由以下模塊構成：

反應槽（Spray Tank）：容納腐蝕液，支持晶圓浸泡或噴淋式刻蝕。

溫控系統：加熱或冷卻腐蝕液，確保反應溫度穩定（精度±0.5℃）。

流體分配系統：通過噴嘴、離心盤或超聲波振子實現均勻腐蝕液覆蓋。

廢液處理單元：中和毒性化學品（如HF中和為無害氟鹽），并過濾顆粒物。

在線監測模塊：實時檢測pH值、電導率或顆粒濃度，反饋工藝狀態。

2. 技術升級方向

精準流體控制：采用微流量噴射技術（如噴墨打印式噴淋）提升邊緣覆蓋率。

超聲波輔助：高頻（40kHz~1MHz）超聲波空化效應增強狹縫或深孔刻蝕能力。

多槽集成設計：預清洗、主刻蝕、去離子水沖刷（DI Water Rinse）一體化，減少交叉污染。

三、工藝優勢與局限性

1. 核心優勢

高選擇性：通過配方優化實現對特定材料（如SiO? vs. Si）的精準刻蝕，避免損傷底層結構。

低成本：無需高真空環境或昂貴氣體，設備維護簡單，耗材成本較干法刻蝕低30%~50%。

平面化處理：適合淺槽、大面積薄膜去除，如STI工藝中硅片表面平整度控制優異。

2. 適用場景

前道制程：柵極氧化層去除、淺溝槽隔離（STI）、硬掩膜層（如TiN）剝離。

后道封裝：臨時鍵合劑（如BCB膠）解除、3D封裝中TSV硅通孔清潔。

特殊工藝：功率器件鈍化層開口、MEMS傳感器釋放結構加工。

3. 局限性

線寬限制：難以實現5nm以下節點的高精度圖形化（主要依賴干法刻蝕）。

副產物污染：如HF刻蝕產生SiF?氣體，需配套廢氣處理系統。

材料兼容性：部分金屬（如Cu）在濕法環境中易腐蝕，需特殊抑制劑。