在半导体芯片的制造过程中，我们像是在一粒米上建造一座摩天城市。光刻机如同城市规划师，用“光”在晶圆这片土地上划出建筑的蓝图；而蚀刻，则是那位手持精密工具的雕刻师，负责按照蓝图精确地挖掘出沟渠、孔洞和线条。仔细观察这些“沟渠”的横截面，你会发现它们的形状并非千篇一律，有的像梯形（上宽下窄），有的像完美的矩形（侧壁垂直）。这些形状并非随意为之，背后是精密的物理与化学原理的博弈，并直接决定了芯片的性能。

一、蚀刻的基本原理：物理与化学的“组合拳”
蚀刻，简单来说，就是选择性地去除没有被光刻胶保护的材质。主要分为两大类：

湿法蚀刻：使用化学溶剂（如酸、碱）进行腐蚀。它本质上是纯粹的化学反应，腐蚀方向是各向同性的——即在所有方向上（前后左右上下）以相同的速率进行。

干法蚀刻（等离子体蚀刻）：这是当今主流技术。在真空腔体中，通入工艺气体（如含氟、氯的气体），并通过射频电源产生等离子体。等离子体中含有高能离子和活性自由基，它们共同作用于被蚀刻表面。

干法蚀刻之所以能创造出各种形状，正是因为它能灵活调配其中的“物理攻击”和“化学攻击”：

化学成份：由活性自由基负责。它们与晶圆表面材料发生化学反应，生成挥发性产物并被抽走。这种攻击是各向同性的，会“钻空子”向侧向腐蚀，容易形成梯形。


物理成份：由带正电的高能离子在电场加速下，垂直轰击晶圆表面。如同用沙子喷刷表面，这种“离子轰击”是各向异性的，主要垂直向下，能“笔直”地雕刻出侧壁。

二、解密两种经典形貌：梯形与矩形的诞生
1. 梯形（Tapered Profile）—— 化学攻击为主

形成原理：当工艺中化学蚀刻占主导，而物理轰击较弱时，会发生以下情况：蚀刻不仅向下进行，也会向光刻胶掩膜下方、以及已暴露出的侧壁进行横向腐蚀。这导致被保护的掩膜下方的材料也被一点点“掏空”，形成了上宽下窄的斜坡状侧壁，即梯形。

为何需要它：

良好的台阶覆盖性：在后续的薄膜沉积工艺中，梯形的斜坡结构更容易让材料（如金属）均匀覆盖，避免在陡峭的拐角处出现断裂。

减少应力：斜坡结构能更好地分散应力，提高器件的可靠性。

工艺宽容度大：相对容易实现。

2. 矩形（Vertical Profile）—— 物理攻击为主

形成原理：当工艺中物理离子轰击占主导，且化学成份被精心控制时，便会形成矩形。

高能的离子像无数颗微小的炮弹，几乎垂直地轰击晶圆表面，实现极高的纵向蚀刻速率。

同时，离子轰击能在侧壁形成一层“钝化层”（例如由蚀刻副产物形成），这层保护膜能有效抵抗化学自由基的横向腐蚀。

最终，蚀刻只能垂直向下进行，雕刻出侧壁近乎90度的矩形结构。

为何需要它：在先进制程中，晶体管密度极高，空间极其宝贵。

保真度最高：能最大限度地保持与光刻蓝图一致的尺寸，确保器件的关键尺寸（CD）精确无误。

节省面积：垂直结构可以在最小的占地面积内制造出器件，是实现芯片微缩化的关键。

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