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了解湿法刻蚀工艺的“三酸”
来源: | 作者:pmoe2a7d5 | 发布时间: 2024-08-19 | 5705 次浏览 | 分享到:

  硅性质稳定,常温下不与强酸反应,因此腐蚀硅就需酸上加酸。浓硝酸加氢氟酸,发生氧化,硅氧化成二氧化硅,再被氢氟酸溶解去除。溶液中额外加一些醋酸(乙酸),可防止硝酸氧化分解。氢氟酸、硝酸、醋酸三酸混合(氢氟酸Hydrofluoric acid、硝酸Nitric acid、醋酸Aetic acid,简称HNA)。
  氢氟酸刻蚀速率是480um/min,溶解一张硅片需两分钟。三酸的配比不同作用不同,加大硝酸的比例,有助于表面充分氧化再被腐蚀,硅片表面更加光滑。而增大氢氟酸的比例,刻蚀速度更快,硅片表面就更加粗糙。
  温度和搅拌影响刻蚀的速率。常常也会运用物理手段,比如增加超声波装置,产生机械波,来摇晃刻蚀溶液,液体在不间断的高频振动中持续压缩和释放,产生大量微小的空泡,这就是空穴现象(Cavitation)。生活中船舶螺旋桨也是利用空穴现象,桨叶在船下高速旋转时,生成大量泡泡,因为泡泡的生成和破裂伴随能量的释放也会因泡泡攻击而磨损。
  在芯片制程中,控制好超声波的振幅和频率,可利用直径合适的空泡在刻蚀中带走硅片表面的杂质。在用刻蚀液来清洗比较精密的芯片时,可以把高频超声波换成振幅更小的兆频(Megasonic)来减弱空穴的共振效应,避免损伤微小的器件结构。这里的清洗能洗掉硅片表面杂质,显现表面缺陷(defect) 。
  若硅和光刻胶的选择比是10 : 1,那么每刻掉10um深的硅,就会损失1um厚的光刻胶。选择比越高,刻蚀就越省心,比如在后端的金属刻蚀中,选择比尽量高,只腐蚀金属,而不会过渡刻蚀到下层。不会影响已经做好的硅或氧化物结构。
  湿法刻蚀是没有方向的,或者说朝各个方向均匀腐蚀。这叫做各向同性(Isotropic)。各向同性意味着只能挖坑甚至会发生钻蚀,若挖穿本该被光刻胶保护的区域,会导致器件短路或者开路。