什么是晶边刻蚀（Bevel Etch）工艺？

在介绍Bevel Etch工艺前，先简单介绍薄膜工艺：化学气相沉积（Chemical vapor deposition，CVD）是通过气体混合的化学反 应在硅片表面沉积一层固体膜的工艺。硅片表面及其邻近的区域被加热起来向反 应系统提供附加能量。当化合物在反应腔中混合并进行反应时，就会发生化学气相沉积过程。原子或分子会沉积在硅片表面成膜，下图展示了化学气相成膜过程。

成膜过程中，反应气体可以通过晶圆边缘与设备硬件的缝隙一直进入到晶圆的背面。成膜完成后，除了晶圆正面，在侧边和背面也生长了一层薄膜。由于反应气体浓度从正面到侧边，然后到背面逐步降低，相对应的膜厚也是逐渐变薄。 侧边和晶背的这部分薄膜均匀性差，膜厚在晶圆生产过程中逐步累积，并且在传送过程中不断与设备硬件接触或碰撞，往往成为潜在的缺陷来源。

晶边剥落缺陷带来的后果：

在薄膜生长工艺中的缺陷检测发现有特殊位置分布的剥落缺陷。缺陷集中分布在晶圆边缘，缺陷尺寸大于1um。逐站定点观测，该缺陷在CMP后会造成铜连线断接，导致器件失效。

而且研究发现缺陷数量随着金属层次的增加逐渐变差：

半导体bevel工艺是一种针对半导体晶片边缘的加工技术，主要用于消除晶片边缘的缺陷和表面粗糙度，从而提高晶片的加工质量和良品率。在半导体制造过程中，晶片边缘的缺陷和表面粗糙度会直接影响到后续工艺的加工效果和器件性能，因此，半导体bevel工艺在半导体制造中具有非常重要的作用。

刻蚀方法介绍：

湿法刻蚀：使用化学溶液（如HF酸去除氧化层、H3PO4刻蚀氮化硅）局部喷淋边缘，反应时间短、成本低，但需严格控温及废液处理。

干法刻蚀：采用等离子体（如CF4/O2气体）定向轰击边缘，各向异性高、污染少，但设备复杂、成本较高。通过选择搭配多种刻蚀气体，实现对PR（光刻胶），OX（氧化物），SiN（氮化硅），Carbon（碳），Metal（金属）等多类膜层材料的晶边刻蚀工艺全覆盖。不需要刻蚀的区域有N2进行保护，防止刻蚀气体钻进去。

集成电路产业技术节点的不断演进，对芯片制造的良率提升带来日益严苛的挑战。工艺步骤的大幅增长，由晶边沉积的副产物及残留物骤增导致的缺陷风险成为产品良率的严重威胁，因此，越来越多逻辑及存储芯片等领域制造商开始重点关注12英寸晶圆的边缘1mm区域，从晶圆的边缘位置着手提高芯片良率。晶边刻蚀机作为业界提升良率的有力保障，其重要性日益凸显。

激光刻蚀（新兴技术）：高能激光直接烧蚀边缘材料，精度高、无化学污染，但尚未大规模应用。

本文图片引用于：55纳米铜互连缺陷问题的解决方法研究。

展望：

未来，随着半导体技术的不断发展，对半导体器件的性能要求将越来越高，这将对半导体bevel工艺提出更高的要求。为了满足不断发展的半导体器件性能要求，未来的半导体bevel工艺需要不断进行技术升级和创新，进一步提高加工精度、降低加工成本、提升良品率等方面。