光刻湿法刻蚀研究

湿法刻蚀 湿法刻蚀的特点优点：选择比高（一般高于1 0 0：1） 生产速率高 设备比较便宜缺点: 各向同性，不适合形成3 um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 湿法刻蚀的用处曾经在特征尺寸大于3 um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 二氧化硅的湿法刻蚀 HF酸溶液（极高的选择比）化学反应:SiO2 + 6 HF H2 SiF6 (氟硅酸) + 2 H2 O 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(4 0 %)与氢氟酸(4 9 %)对于高温成长氧化层的蚀刻速率约为1 0 0 0 /min。 Si 湿法刻蚀呢 ？ 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） + 6 HF =H2 SiF6 + HNO2 + H2 + H2 O上述的反应中可添加醋酸作为缓冲剂，以抑制硝酸的解离。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SiO 2薄膜会阻挡反应继续进行） 氮化硅的湿法刻蚀热 (1 5 0 to 2 0 0 C) (8 5 %)H3 PO4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。 Si3 N4 + 4 H3 PO4 Si3 (PO4 )4 + 4 NH3 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Si3 N4 ) 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。 铝的湿法刻蚀 8 0 % 磷酸, 5 % 乙酸, 5 % 硝酸和 1 0 % 水的热溶液 (4 2 to 4 5C) 2 Al+6（H+）=2（Al+）+3 H2 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1 0 0 0 -3 0 0 0 /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。 钛的湿法刻蚀 1 :1 双氧水 (H2 O2 ) 和酸 (H2 SO4 ) 混合溶液。 Ti+2 H2 O2 +2 H2 SO4 =Ti(SO4 )2 +4 H2 O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 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 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 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 ） H2 SO4 /H2 O2去胶工艺不适用于AL后去胶 氧 化 去 胶 工 艺 -SC1工 艺药液配比： NH4OH： H2O2： H2O 1： 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） 溶 剂 去 胶 溶 剂 去 胶 主 要 是 利 用 在 溶 剂 中 使 聚 合 物 溶 胀 并 分 解 ， 溶于 该 溶 剂 ， 从 而 达 到 去 胶 的 目 的 。溶剂：丙酮（5 0度），MSDS_EKC-2 7 0，IPA清洗剂，NMP（N-甲基吡咯烷酮），异丙酮，。去胶后有可能有胶丝残留