网芯工艺：一文了解金属蚀刻及生产流程

本文讲述了金属蚀刻以及类型，蚀刻工艺的要点和注意事项。

什么是金属蚀刻？

金属蚀刻是一种通过化学反应或物理冲击去除金属材料的技术。金属蚀刻技术可分为湿蚀刻和干蚀刻。金属蚀刻由一系列化学过程组成。不同的蚀刻剂对不同的金属材料具有不同的腐蚀特性和强度。

金属蚀刻又称光化学蚀刻，是指在金属蚀刻过程中经过曝光、制版、显影，与化学溶液接触后，去除金属蚀刻区的保护膜，以达到溶解腐蚀、形成凸点、或挖空。最早用于制造铜板、锌板等印刷凹凸板，广泛用于减轻仪表板的重量，或加工铭牌等薄型工件。经过技术和工艺设备的不断改进，蚀刻技术现已应用于航空、机械、化工、半导体制造工艺，进行电子薄件精密金属蚀刻产品的加工。

蚀刻技术的类型

1.湿蚀刻：

湿法蚀刻是将晶圆浸入合适的化学溶液中，或将化学溶液喷射到晶圆上进行淬火，通过溶液与被蚀刻物体的化学反应去除薄膜表面的原子，从而达到蚀刻的目的. 进行湿法刻蚀时，溶液中的反应物首先通过停滞边界层扩散，然后到达晶片表面，发生化学反应，产生各种产物。蚀刻化学反应的产物是液相或气相产物，然后这些产物通过边界层扩散并溶解到主溶液中。湿法蚀刻不仅会在垂直方向蚀刻，还会有水平蚀刻效果。

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2.干蚀刻：

干蚀刻通常是等离子蚀刻或化学蚀刻的一种。由于蚀刻效果的不同，等离子体中离子的物理原子、活性自由基的化学反应以及器件（晶圆）的表面原子，或两者的结合，包括以下内容：

• 物理蚀刻：溅射蚀刻、离子束蚀刻

• 化学蚀刻：等离子蚀刻

• 物理化学复合蚀刻：反应离子蚀刻（RIE）

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干蚀刻是一种各向异性蚀刻，具有良好的方向性，但选择性比湿蚀刻差。在等离子体蚀刻中，等离子体是一种部分离解的气体，气体分子被离解成电子、离子和其他具有高化学活性的物质。干蚀刻最大的优点是“各向异性蚀刻”。然而，（自由基）干蚀刻的选择性低于湿蚀刻。这是因为干蚀刻的蚀刻机理是物理相互作用；因此，离子的冲击不仅可以去除蚀刻膜，还可以去除光刻胶掩模。

蚀刻工艺

根据金属的种类，蚀刻工艺会有所不同，但一般蚀刻工艺如下：金属蚀刻板→清洗脱脂→水洗→烘干→覆膜或丝印油墨→烘干→曝光制图→显影→水洗干燥→蚀刻→脱膜→干燥→检验→成品包装。

1. 金属蚀刻前的清洗工艺：

不锈钢或其他金属蚀刻前的工序是清洗处理，主要作用是去除材料表面的污垢、灰尘、油渍等。清洗工艺是保证后续薄膜或丝印油墨对金属表面有良好附着力的关键。因此，必须彻底清除金属蚀刻表面的油污和氧化膜。脱脂应根据工件的油污情况而定。最好在丝印油墨前进行电脱脂，以保证脱脂效果。除氧化膜外，还应根据金属种类和膜厚选择最佳蚀刻液，以保证表面清洁。丝网印刷前必须干燥。如果有水分。

2. 贴干膜或丝印感光胶层：

根据实际产品材质、厚度、图形的精确宽度，确定使用干膜或湿膜丝印。对于不同厚度的产品，在应用感光层时，应考虑产品图形所需的蚀刻处理时间等因素。可以制作更厚或更薄的感光胶层，覆盖性能好，金属蚀刻产生的图案清晰度高。

3. 干燥：

薄膜或滚印丝印油墨完成后，感光胶层需要彻底干燥，为曝光过程做准备。同时要保证表面清洁，无粘连、杂质等。

4. 曝光：

此工序是金属蚀刻的重要工序，曝光能量会根据产品材质的厚度和精度来考虑。这也是蚀刻加工企业技术能力的体现。曝光工艺决定了蚀刻能否保证更好的尺寸控制精度等要求。

5. 显影：

将金属蚀刻版表面的感光胶层曝光后，图案胶层曝光后固化。之后，将图案中不需要的部分，即需要腐蚀的部分暴露出来。开发过程也决定了产品的最终尺寸是否能满足要求。此过程将彻底去除产品上不需要的感光胶层。

6. 蚀刻或蚀刻工艺：

产品预制工艺完成后，化学溶液将被蚀刻。这个过程决定了最终产品是否合格。这个过程涉及到蚀刻液的浓度、温度、压力、速度等参数。产品的质量需要由这些参数共同决定。

7. 去除：

蚀刻后的产品表面仍覆盖一层感光胶，需要去除蚀刻后产品表面的感光胶层。由于感光胶层是酸性物质，所以大多采用酸碱中和法进行膨化。经溢水清洗和超声波清洗后，去除表面的感光胶层，防止感光胶残留。

8. 检测：

取膜完成后，后续是检测，包装，最终成品确认是否符合其规格。