浅谈湿法腐蚀工艺中腐蚀液的应用

湿法腐蚀反应时可能存在多种反应机理,许多反应是一种或多种反应共同作用的结果。最简单的一种是在溶液中溶解。

--影响湿法腐蚀的因素--

湿法腐蚀质量的好坏，取决于多种因素，主要的影响因素有：

1: 掩膜材料(主要指光刻胶)：显影不清和曝光强度不够，会使显影时留有残胶，通常会使腐蚀不净。

2:须腐蚀膜的类型(指如SIO2,POLY , SILICON等)

3:腐蚀速率：腐蚀速率的变化会使腐蚀效果发生改变，经常会导致腐蚀不净或严重过腐蚀，从而造成异常，影响腐蚀速率的因素可见下面的影响因素。

4:浸润与否：由于在湿法腐蚀时由于腐蚀液与膜间存在表面张力，从而使腐蚀液难于到达或进入被腐蚀表面和孔，难于实现腐蚀的目的。大多数情况下，为减小表面张力的影响，会在腐蚀槽中加入一定量的浸润。

--影响E/R的因素--

1: 腐蚀槽的温度

2: 膜的类型(如SIO2,POLY , SILICON等)

3: 晶向

4: 膜的形成(是热生长形成或掺杂形成)

5: 膜的密度(THERMAL OR LTO)

6: 腐蚀时的作业方式(喷淋,浸没或是旋转)

7: 药液成分的变化

8: 腐蚀时有无搅动或对流等

所有上述因素均是查找异常原因的因素,同时膜的掺杂类型及含量也影响E/R,因为外加的掺杂剂改变了膜的密度,例如掺P的氧化层比热氧化层E/R快得多,而掺B的氧化层要慢得多.下图显示了掺P的CVD SIO2与热氧化OXIDE 在BOE中的不同的腐蚀速率对比。

--湿法腐蚀种类及所用药液--

1: SIO2腐蚀:

湿法腐蚀SIO2在微电子技术应用中通常是用HF来实现,其反应方程式为:

SIO2+6HF----àH2 +SIF6+2H2O

一般HF浓度为49%，此反应对于控制来说太快,因此常采用缓冲HF来替代(BOE或BHF),加入NH4F,可以减少F-的分解,从而使反应更稳定,而且非缓冲HF对胶和接口产生不良影响. 有资料表明，BHF中NH4F的浓度过大而会严重影响其E/R 的均匀性及E/R线性。同时研究表明，在低温下生成固态的NH4HF2，这些固态物质能产生颗粒并导致药液组分的变化，当NH4F含量（重量比）为15%时，能有效的解决此问题。在腐蚀SIO2时，为了适应不同的工艺要求（如去除SIO2的膜厚，为更好的控制E/R），可以选择不同的HF浓度配比及工艺条件进行腐蚀。

2：SI 腐蚀：

不管单晶硅和多晶硅，都能被HNO3和HF的混和液腐蚀掉，反应最初是由HNO3在表面形成一层SIO2,然后被HF溶解掉,其反应方程式为:

SI + HNO3 + 6HF----àH2SIO6 + HNO2 + H2 + H2O

常把CH3COOH作为缓冲溶剂,因可以减少HNO3的分解以提高HNO3的浓度.

3:SIN腐蚀

SIN可被沸腾(160C左右)的85%的H3PO4溶液所腐蚀,然而胶常被去掉,因此有时采用SIO2作为掩蔽层来对SIN进行腐蚀,SIO2图形有光刻胶形成,然后去胶,接下来进行H3PO4对SIN 腐蚀.

我们一般是在场氧化后进行SIN的全剥,由于是在高温下进行了氧化,因此在SIN表面有一层SINO层, 此层不溶于H3PO4而溶于HF,因此在进H3PO4槽时必须先进HF槽以去除SINO膜,然后进行SIN的全剥.

4: AL 腐蚀

湿法AL 及AL 合金腐蚀常在加热的H3PO4+HNO3+ CH3COOH及水的混合液中进行,温度大约是35C—45C,典型的组分为: 80%H3PO4 +5%HNO3+5%CH3COOH+10% H2O,其E/R常受到诸多因素的影响,如温度,药液组分,AL膜的纯度以及合金组分等.

反应式如下:

HNO3 + AL + H3PO4 –>AL2O3+H2O+ H2

在反应时会产生H2,当H2附在AL 表面时会阻碍反应,因此在腐蚀时加入鼓泡以减小此问题,由于H2及其它问题,如溅射时的沾污及自然氧化层的影响,一般在腐蚀时假如10—50%的过腐蚀量以确保能完全腐蚀干净.湿法AL 腐蚀也常单用80%的H3PO4进行腐蚀.

5: TI 腐蚀

TI腐蚀常在SALICIDE工艺中应用,由于TI与SI 形成的TISI不易被H3PO4腐蚀 ,而TI能被H3PO4所腐蚀掉,这样在源漏处的TI被保留下来,以减小源漏处的方块电阻.

6:TIW腐蚀

在TELCOM工艺中,为增加薄膜电阻的稳定性,须在SICR薄膜上长一层TIW,在TIW腐蚀中采用常温的H2O2进行腐蚀。采用的工艺条件是在室温下腐蚀30MIN。

--湿法腐蚀注意事项--

由于湿法腐蚀的特性，在对不同的材料进行腐蚀时必须选择相应的腐蚀药液和工艺条件，在开发湿法腐蚀和清洗菜单时必须注意此药液对硅片上其它膜层和材料的影响，同时必须考虑湿法腐蚀特性所带来的一些其它问题。

1:AL 及AL以后的片子的去胶不能进SH槽;

2:湿法氧化物腐蚀前必须进行充分的浸润;

3: TIW腐蚀流水后不甩干直接去胶;

4:须做先行的片子根据先行结果适当调整腐蚀时间；

5:对湿法氧化物腐蚀检查,原则上检查膜厚最厚且小图形处和大块被腐蚀区域应保证干净;

6:对湿法AL腐蚀检查,主要检查小图形及横跨台阶的AL条是否有残AL 及AL 条缺口严重和断AL 现象;

7: 对TIW腐蚀主要检查TIW边缘是否有残留;

8: 所有腐蚀时间加参考的均仅供参考, E/R及膜厚正常的情况下,可按参考时间作业,在E/R和膜厚变化较大时,可适当调整腐蚀时间。 返回搜狐，查看更多