IC FABRICATION FLOWEtch & Deposit

STEP 04 OF 09 — MATERIAL REMOVAL & DEPOSITION

Etch &
Deposit

อ่าน 14 นาที Plasma / CVD / ALD อัพเดท 2026

Plasma Etching, CVD, ALD, PVD — สร้างและแกะสลัก Layer ซ้ำกันร้อยรอบตลอด process flow

01 Etch & Deposit — สร้างและแกะสลัก

หลังจาก Lithography กำหนด pattern บน resist แล้ว Etching จะกำจัดวัสดุที่ไม่ต้องการออก และ Deposition จะเพิ่มชั้นวัสดุใหม่ ทั้งสองกระบวนการทำสลับกันหลายสิบถึงร้อยรอบตลอด process flow

💡

Etch vs Deposit

Etch = เอาวัสดุออก | Deposit = เพิ่มวัสดุเข้า — ทำงานร่วมกันสร้าง 3D structure ของ transistor และ interconnect

📍 CAREER ROADMAP CONTEXT

STAGE 03 — THIN FILM DEPOSITION: Oxidation, CVD, ALD & Epitaxy
Thermal oxidation (Deal-Grove), LPCVD, PECVD (SiO₂/SiN/poly-Si), ALD (Al₂O₃/HfO₂ สำหรับ high-k gate dielectric), PVD sputtering, selective epitaxy (SiGe/Si:C)
Equipment: Furnace, PECVD reactor, ALD chcyan, MBE system
Path: Process / Fab Engineer

02 Wet Etching

Wet Etching ใช้สารเคมีเหลวกัดวัสดุออก เป็น isotropic คือกัดทุกทิศทางเท่ากัน เหมาะกับ bulk removal และ cleaning มากกว่า fine patterning

สาร	กัดวัสดุ	Rate	ลักษณะ
HF (49%)	SiO₂	~2 μm/min	Isotropic
KOH	Si	~1 μm/min @ 80°C	Anisotropic
H₃PO₄ (hot)	Si₃N₄	~10 nm/min @ 160°C	Selective
HNO₃/HF	Si (isotropic)	สูงมาก	Isotropic

03 Plasma (Dry) Etching

Plasma Etching ใช้ plasma สร้าง reactive species กัดวัสดุแบบ anisotropic (กัดลงในแนวดิ่ง) เหมาะกับ fine patterning ใน advanced node

ETCH SELECTIVITY

S = Etch Rate (target) / Etch Rate (mask)

ต้องการ S >10:1 ขึ้นไป — ยิ่งสูงยิ่งดี เช่น SiO₂/Si selectivity ใน HF vapor ~100:1

STANDARD

RIE

Reactive Ion Etch — anisotropic, low damage ใช้ Si, SiO₂, metal patterning

HIGH DENSITY

ICP-RIE

High density plasma สำหรับ deep trench, TSV etch

ATOMIC SCALE

ALE

Atomic Layer Etch — ควบคุม layer-by-layer ใช้ gate stack, ultra-thin films

ADVANCED

Cryogenic Etch

ลดอุณหภูมิต่ำมากเพื่อ selectivity สูงและ sidewall passivation ที่ดีขึ้น

04 Chemical Vapor Deposition (CVD)

CVD deposit ชั้นฟิล์มโดยให้ precursor gas ทำปฏิกิริยา chemical บนผิว wafer ได้ฟิล์มที่ conformal และ step coverage ดี

SILANE OXIDATION (SiO₂ CVD)

SiH₄ + O₂ → SiO₂ + 2H₂

ปฏิกิริยาพื้นฐาน — ควบคุม flow ratio เพื่อให้ได้ film quality ที่ต้องการ

เทคนิค	อุณหภูมิ	วัสดุ	ข้อดี
LPCVD	600–800°C	Poly-Si, Si₃N₄, SiO₂	Conformal, batch process
PECVD	300–400°C	SiO₂, SiN, low-k	อุณหภูมิต่ำ ไม่ทำลาย metal
MOCVD	600–1100°C	GaN, GaAs, InP	Compound semiconductor
Epi CVD	900–1100°C	Si, SiGe	Single crystal growth

05 Atomic Layer Deposition (ALD)

ALD deposit ฟิล์มทีละ monolayer ผ่าน self-limiting reaction ควบคุม thickness ได้ระดับ Angstrom เหมาะกับ high-k gate dielectric และ barrier layer

⚛️

ALD Cycle ทำงานอย่างไร

แต่ละ cycle: (1) Pulse precursor A → (2) Purge → (3) Pulse precursor B → (4) Purge — ได้ฟิล์ม ~0.1 Å ต่อ cycle เป็น conformal ทุกผิว รวมถึงใน high-aspect-ratio feature

วัสดุ	Precursor	ใช้สำหรับ
HfO₂ (High-k)	HfCl₄ + H₂O	Gate dielectric แทน SiO₂
Al₂O₃	TMA + H₂O	Barrier layer, encapsulation
TiN	TiCl₄ + NH₃	Metal gate, barrier
Ru	Ru precursor	Next-gen interconnect liner

06 Physical Vapor Deposition (PVD)

PVD deposit โดยใช้กระบวนการ physical ไม่มีปฏิกิริยา chemical เหมาะกับ metal deposition

MAINSTREAM

Sputtering

ยิง Ar ion ชน target metal หลุดออก deposit บน wafer — TiN, TaN barrier, Al, Cu seed layer

RESEARCH / III-V

E-beam Evaporation

ใช้ electron beam หลอม metal ใน vacuum — research และ III-V compound devices

📌

PVD vs CVD vs ALD

PVD: step coverage ไม่ดี แต่เร็ว | CVD: step coverage ดี | ALD: step coverage ดีที่สุด แต่ช้าที่สุด — เลือกตาม application requirement