光刻湿法刻蚀研究.ppt

1、A,1,湿法刻蚀,A,2,湿法刻蚀的特点,优点：选择比高（一般高于100：1） 生产速率高 设备比较便宜 缺点: 各向同性，不适合形成3um以下的图形 化学试剂用量大，并且污染环境 气泡形成及化学蚀刻液无法完全与晶圆表面接触所造成的不完全及不均匀的蚀刻,A,3,湿法刻蚀的用处,曾经在特征尺寸大于3um的时代广泛使用，现在被干法刻蚀替代 现在用于： 漂去氧化膜 去除残留物 无图形薄膜的去除 大尺寸图形刻蚀,A,4,二氧化硅的湿法刻蚀,HF酸溶液（极高的选择比） 化学反应:SiO2 + 6HF H2SiF6(氟硅酸) + 2H2O 氢氟酸对二氧化硅的蚀刻速率相当高，在制程上很难控制，因此在实际应用

2、上都是使用稀释后的氢氟酸溶液，或是添加氟化铵作为缓冲剂的混合液，来进行二氧化硅的蚀刻 典型的缓冲氧化硅蚀刻液(BOE : Buffer Oxide Etcher)(体积比6:1之氟化铵(40%)与氢氟酸(49%)对于高温成长氧化层的蚀刻速率约为1000/min。,A,5,Si 湿法刻蚀呢 ？,A,6,Si的湿法刻蚀,在半导体制程中，单晶硅与复晶硅的蚀刻通常利用硝酸与氢氟酸的混合液来进行。此反应是利用硝酸将硅表面氧化成二氧化硅，再利用氢氟酸将形成的二氧化硅溶解 总反应式：Si + HNO3（浓） + 6HF =H2SiF6 + HNO2 + H2 + H2O 上述的反应中可添加醋酸作为缓冲剂，以

3、抑制硝酸的解离。而蚀刻速率的调整可藉由改变硝酸与氢氟酸的比例，并配合醋酸添加与水的稀释加以控制 （注：单纯的浓硝酸不能和硅片直接反应，因为反应生成的SiO2薄膜会阻挡反应继续进行）,A,7,氮化硅的湿法刻蚀,热 (150 to 200 C) (85%)H3PO4溶液 对硅、二氧化硅有高选择比。 应用于 “硅的局部氧化”（LOCOS） 和 STI氮化硅去除。 Si3N4 + 4 H3PO4 Si3(PO4)4 + 4NH3 其蚀刻速率与氮化硅的成长方式有关，以PVD辅助CVD形成之氮化硅，由于组成结构(SixNyHz相较于Si3N4) 较以高温低压化学气相沉积方式形成之氮化硅为松散，因此蚀刻速率

4、较快许多。但在高温热磷酸溶液中光阻易剥落，因此在作氮化硅图案蚀刻时，通常利用二氧化硅作为屏蔽。一般来说，氮化硅的湿式蚀刻大多应用于整面氮化硅的剥除。对于有图案的氮化硅蚀刻，最好还是采用干式蚀刻为宜。,A,8,铝的湿法刻蚀,80% 磷酸, 5% 乙酸, 5% 硝酸和 10 % 水的热溶液 (42 to 45C) 2Al+6（H+）=2（Al+）+3H2 蚀刻反应的机制是藉由硝酸将铝氧化成为氧化铝，接着再利用磷酸将氧化铝予以溶解去除，如此反复进行以达蚀刻的效果。 温度越高蚀刻速率越快，一般而言蚀刻速率约为1000-3000 /min，而溶液的组成比例、不同的温度及蚀刻过程中搅拌与否都会影响到蚀刻的

5、速率。 湿式蚀刻铝的同时会有氢气泡的产生，这些气泡会附着在铝的表面，而局部地抑制蚀刻的进行，造成蚀刻的不均匀性，可在蚀刻过程中予于搅动或添加催化剂降低接口张力以避免这种问题发生。,A,9,钛的湿法刻蚀,1:1 双氧水 (H2O2) 和酸 (H2SO4) 混合溶液。 Ti+2H2O2+2H2SO4=Ti(SO4)2+4H2O 双氧水会和Si反应生成SiO2，如需保护Si，则要阻挡层。 自对准钛硅化物的形成,A,10,光刻胶的湿法刻蚀,光刻胶湿法刻蚀方法比较多，大体分为两种 氧化去胶 溶剂去胶,A,11,氧化去胶-H2SO4/H2O2工艺,该去胶工艺主要是利用H2SO4/H2O2的强氧化性，将胶中

6、的主要成分C、H氧化形成CO2和H2O，从而达到去胶的目的。 药液配比： H2SO4（浓）：H2O2=10：1（体积比）120（+-10） H2SO4/H2O2去胶工艺不适用于AL后去胶,A,12,氧化去胶工艺-SC1工艺,药液配比： NH4OH：H2O2：H2O1：1：5或1：2：10（体积比） 去胶原理：SC-1液中的H2O2具有很强的氧化性，可以把有机物和无机物等杂质氧化成高价离子和氧化物而清除。氨水是充当络合剂的作用，与杂质离子形成络合物溶于水中被清除。 由于NH4OH易挥发、H2O2易分解，因此，该药液的有效时间较短，目前，规定换液2小时（1：1：5，75+-5 ）或12小时（1：2：10，50+-5 ）内有效； 该去胶工艺主要用于SDG、POLY及SD注入后的去胶清洗（即干法去胶后去表面的胶丝或POLYMER清洗）,A,13,溶剂去胶,溶剂去胶