【編按】本中心四個技術團隊之一「奈米微影製程技術團隊」，主要提供客製化奈米製程，從設計、黃光微影、電子束微影、蝕刻至後處理製程等服務，由專業的工程師負責技術開發，並有專人負責「製程整合」，跨越單站設備與設備之間的鴻溝，可協助產學研各單位進行多樣化的元件製造。本團隊具有多年的元件製造經驗，開發各種製程間的整合，將各製程設備進行點、線、面的串聯，與各式的元件製造。

本期電子報主要介紹本團隊的核心特色製程「III-V及金屬材料蝕刻技術」。此技術由資深工程師提供專業的一對一理論與實作課程教學，以及專業的代工，包含：GaN、AlGaN、InP、Pt、Au、Al、Ti等材料的蝕刻、各式材料蝕刻評估（test run）、各式材料蝕刻選擇比評估、光阻材料清除、電漿表面處理等，已可和專業半導體廠的製程作整合，進行多道且大尺寸之奈米級圖案製作。

本中心有三套電漿蝕刻系統，1201反應式離子蝕刻機（Reactive Ion Etching）、1202奈米深蝕刻系統（感應耦合離子電漿）（Inductive Coupled Plasma Etching System）、1205金屬蝕刻系統（感應耦合電漿離子蝕刻機），其中編號1201及1202這兩套系統均以氟離子電漿（Fluoride-based）為基礎，適合矽基材質的蝕刻，包含二氧化矽（SiO₂）、氮化矽（SiN）與多晶矽（Poly-Si）等材料；編號1205的金屬蝕刻系統是以氯氣電漿（chlorine-based）為基礎，適合III-V及金屬材料蝕刻，如下圖所示。

圖一：(上) 氟離子電漿蝕刻系統、(下) 氯氣電漿蝕刻系統。

III-V材料及金屬材料的蝕刻具有相當的難度，主因是常用的F離子與III-V材料及金屬材料反應後的生成物，其氣化溫度（Boiling temperature）大於攝氏1000度，造成無法蝕刻的問題，而氯氣離子的加入則可以大大降低反應生成物的氣化溫度至攝氏300度以下，因此能達成III-V材料及金屬材料的蝕刻。然而，氯為具高毒性及腐蝕性之氣體，建置氯氣管需要有相對應之安全系統，以維護使用者之安全，本中心依據特殊氣體所需之安全規範，參考半導體廠商與國家奈米元件實驗室（NDL）之規範，建立自動化偵測之氯氣管線與其安全系統。

本中心的電漿蝕刻系統結合：(1) 物理性的離子轟擊與(2) 化學反應性蝕刻，兼具非等向性與高蝕刻選擇比的優點，對於III-V及金屬材料的蝕刻需要氯氣離子電漿的化學反應達成，以獲得高選擇比。加入O / Ar離子轟擊可將被蝕刻材質表面的原子鍵結破壞，加速反應速率，同時可將再沈積於被蝕刻表面的產物或聚合物打掉，使被蝕刻表面能再與蝕刻氣體接觸。

感應耦合型電漿相較於反應離子蝕刻的腔體構造基本上相同，但前者多感應線圈配備，當射頻電流通過線圈時，經由感應耦合會產生一個隨時間變化的電場迴旋型電場，使電子往迴旋方向加速，電子因迴旋而能移動很長的距離而不會撞到反應室牆壁或電極，自由電子因此能解離更多氣體分子，因此能在低壓狀態產生高密度電漿。對於材料、電子電機、光電、物理等領域的元件製作（尤其是奈米尺度的接觸電極）有極大之幫助。

目前本中心開發多種材料的氯氣蝕刻製程，由專業工程師群掌握關鍵技術，對於學界及產業界的蝕刻需求提供客製化的蝕刻評估與代工服務，歡迎各界踴躍洽詢。
 

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♦ 諮詢窗口：黃秋華工程師

♦ 儀器訓練課程：金屬蝕刻系統（感應耦合電漿離子蝕刻機），每月開課，歡迎報名！