————————————————————————————————————–

书接前文。前文说到源极漏极，重点介绍了剥离（lift-off）工艺和电子束蒸发沉积，而且还留了两个小问题给读者。本文文末将给出答案。

七、开洞（VIA）

7.1 VIA

标题VIA，VIA这个术语用中文该怎么翻译，不知道。。。就称之为“开洞”好了。

最后一次请出流程图：

Fig. 10 TFT制造工艺流程简图 （0）完整Si晶圆，晶圆太大了，画不下！（1）切好的Si衬底， （2）镀上SiO2介电层，（3）镀上ZnO沟道层，（4）沟道图形化（Channel Define），（5）源极（Source）漏极（Drain），（6）把栅极，也就是Si，开出来
 

本系列前几篇文章讲述了硅片从（0）到（5）的心路历程，这一期说说最后一步，（5）-（6）。这一步就是在SiO2上开个洞。那为什么要开这个洞？是因为Si衬底在这个器件中充当了栅极的作用，用以控制ZnO沟道的导电情况。详情请参考本系列的第一期和第三期“微电子制造工艺科普（1）• 晶体管 – 知乎专栏”、“微电子制造工艺科普（3）• 介电层沉积 – 知乎专栏”，蟹蟹。

下面把上图中VIA省略的工艺细节呈现出来。

Fig. 25 VIA完整工艺图（为了图片展示，图中各层材料厚度不成比例）。（1）已经做好了S/D的TFT；（2）涂上光阻，并曝光、显影，漏出需要开洞的地方；（3）把暴露出来的SiO2刻蚀掉；（4）洗掉光阻，大功告成 

上图的工艺很简单，就是一步光刻。光刻的详情请参考第二期文章微电子制造工艺科普（2）• 光刻 – 知乎专栏，这里不再赘述。这里重点讲讲SiO2的刻蚀是怎么做到的。我们也趁这个机会，全面的介绍一下刻蚀。

7.2 刻蚀（Etching）

其实刻蚀这一步在先前多篇文章中都有涉及，但一直没有全面地成系统地介绍。这篇文章本来会比较短的，那就正好在这里说说刻蚀，凑凑篇幅。

刻蚀工艺分成两个大类：湿刻（Wet Etching），和干刻（Dry Etching）。

湿刻：用某种腐蚀溶液与被刻蚀材料发生化学反应。反应在各个方向上发生，也就是各向同性（Isotropic）的。
干法：腐蚀气体的等离子体轰击被刻蚀材料表面，这个过程包括物理反应和化学反应。其中的物理反应只发生在垂直方向上，所以是各向异性（Anisotropic）的。

7.2.1 湿法刻蚀

我相信湿法刻蚀应该是很好理解的，就好比高中化学实验，金属和酸反应，生成盐和氢气，金属就没了。这种反应发生在金属的各个方向上，也就是说各方向之间的反应速率没有区别，所以是各项同性的。

湿法刻蚀SiO2用的溶液叫做BOE（Buffered Oxide Etchant）。BOE的溶剂配比可以根据需要自行选配，但其主要成分就是稀氢氟酸（HF）。 操作的时候需要谨慎。

SiO2 + 6HF → H2[SiF6] + 2H2O

7.2.2 干法刻蚀

干法与湿法比，较复杂，如下图。

Fig. 26 干法刻蚀。图中有标号的过程是化学反应部分：（1）产生刻蚀剂；（2）向样品表面扩散；（3）被表面吸收；（4）与表面材料发生化学反应，材料被刻蚀掉；（5）反应副产物脱离样品表面；（6）副产物被气体带走。Ion Bombardment是离子对表面的直接轰击，属物理反应部分。

从图中可以看出，干法刻蚀既有化学反应，也有物理反应。化学反应的部分和湿刻比，无非就是刻蚀剂从液体变成了气体，原理是一样，所以二者都是各项同性的刻蚀。物理反应的部分是等离子体对材料表面的直接能量轰击，把原子打掉，就好比用针头戳面包，一戳一个孔。这部分是各向异性的，因为等离子体的轰击只有垂直方向。

等离子体轰击有一个缺陷，就是分不清敌我。我既可以轰击下面的材料，同时也是可以轰击遮盖材料的光阻的。此时，光阻要足够厚，不然本该被遮挡的材料也难以幸免了。

刻蚀SiO2用的刻蚀气体是CF4和CHF3，生成SiF4（气体）。

Fig. 27 干刻机（Dry Etcher）
 

好啦，SiO2的刻蚀我们做完了，截止到现在，我们就已经完成了所有薄膜晶体管（TFT）的制造工序了。这篇之后，我会插一篇文章专门讲述TFT的工作原理和电学曲线，为本系列的最后一期 测量 打基础。白白~~

哦哦，差点忘了上期提的两个问题。不知道为什么第二个问题没人回答，，，难道是太简单了？

1、第一个问题问，在电子束蒸发沉积中，Au和Ag谁需要的电子束强度更高？答案是Au。电子束蒸发的原理就是用电子束给金属加热，使之气化。所以电子束强度取决于金属的沸点。Au的沸点2970C，Ag的沸点2162C，所以Au需要更高的电子束强度使之气化。你答对了么？

2、第二个问题问，当沉积在QCM上的金属薄膜足够厚，使得压电效应灵敏度下降到不足以监控厚度变化的时候，怎么办？答案很简单，换一块新的呗~~~