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《华林科纳-半导体工艺》温度对氮化物和氧化物蚀刻速率的影响
发布时间:2022-05-11 03:33:24 来源:bob综合体育下载
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  本文评论了温度对去除氮化物或氧化物层的蚀刻速率的影响,关于氧化物层,温度并不是很重要,由于氧化物在室温下能够被快速去除,这与氮化物层不同,与相同厚度的氧化物层比较,在室温下去除它需求更长的时刻。具体来说,本研讨比较了不同蚀刻温度下氮化物层的图画结构,在第二个试验设备中,研讨了不同温度下氮化物层和氧化物层的蚀刻速率,氮化物和运用薄膜映射器F50薄膜目标检测氧化物层的厚度,终究,经过加热桶方溶液,发现了最佳的蚀刻技能,本文经过对传统BOE工艺的比较,对其加热工艺进行了评论。

  在本试验设置中,在780µm厚的单抛光晶片上切割成1英寸的方形样品,衬底在两边预涂上199.91nm厚的LPCVD氮化硅,运用薄膜映射器F50薄膜目标丈量了薄层氮化物的厚度,底物在超声浴顶用丙酮和甲醇浸泡5分钟,然后用去离子(DI)水冲刷样品,然后用氮气爆炸以枯燥。终究,将样品放在热板上,温度设置为120ºC,继续15-20分钟进行硬烤保证硅外表没有水。

  硅样品然后进行光刻进程,在基板上构成正方形结构,正光刻胶AZP4620首要运用旋转涂布器涂覆在硅衬底上,设置为500rpm10s,然后是2000rpm20s,接下来,将基底置于120ºC的热板上,放置1分钟,只要这样,样品才干预备好进行光刻工艺。运用掩模对准器KarlSussMJB3将掩模上的正方形图画转移到硅衬底上,然后将样品露出在紫外线秒,然后,将基底在AZ400K显影剂中浸入4分钟,以构成正方形图画,之后,这些样品经过了15分钟的硬烘焙进程,接下来,将它们浸入缓冲氧化物蚀刻(BOE)溶液中,以去除结构开口处不需求的氮化物。

  该溶液用于蚀刻二氧化硅或氮化硅的薄膜,特别是在微量加工进程中,所运用的BOE是49%氢氟酸(HF)溶液和40%氟化铵(NH4F)溶液的混合物,成分为1:6,高频溶液自身用于太快去除氧化硅蚀刻,也剥离用于光刻图画的光刻胶,氟化铵被用来减缓蚀刻速率,并防止光刻胶从基底上剥离,此外,NH4F还用于更可控的蚀刻速率,在这种溶液中,NH4F彻底解离,供给了很多的铁离子来历,这些铁离子能够自由地与未解离的HF反响构成hf2离子,在氮化硅基板上构成正方形结构的制作进程如图所示1。

  本文研讨了温度对去除硅基底上氮化物和氧化物层的蚀刻速率的影响,试验首要将BOE溶液倒入特氟隆烧杯中,与玻璃烧杯比较,特氟隆烧杯具有高抗性,不易被强酸腐蚀,双烧煮技能用于用热板加热BOE溶液,图2为双欢腾技能下的BOE蚀刻工艺示意图。将温度设置在40-80°C之间改变,以研讨蚀刻速率,在此进程中,用特四氟隆夹具夹住样品,该进程在去除氮化物或氧化物层的时刻方面具有优势,一般,BOE工艺在室温下去除200nm的氮化物层需求4小时,加热BOE将削减去除氮化物层的时刻。

  本文侧重研讨了去除氮化物层和氧化物层的新技能,特别是在硅基板上的结构图画化方面,氮化物和氧化物层被用作掩模,以便进行下一个进程,如稀释硅衬底构成一个膜或某些MEMS使用的膜或隔阂,有一些技能能够用来快速去除氮化物,DRIE只需求2分钟来去除氮化物层,而不是4小时,本文探讨了运用BOE湿式蚀刻工艺在最短时刻内去除氮化物并给出最佳图画结构的技能,将光刻胶AZP4620在氮化硅衬底上以500rpm旋转涂层10s和2500rpm旋转涂层20s,得到5µm厚的光刻胶层,样品在120°C下软烤1分钟,光刻胶AZP4620适用于湿蚀刻工艺,由于该光刻胶比AZ1500系列光刻胶构成十分薄的层。衬底在强度为2.4mW/cm2的紫外光下露出90s,依据光刻胶层的厚度和曝光能,计算出曝光时刻。然后将样品浸入Az400K显影剂和1:3体积比的去离子水中,以构成图画2-4分钟,然后,用去离子水冲刷样品,用氮气爆炸枯燥,然后将样品在120°C下硬烘烤15分钟。

  图3显现了现已转移到硅衬板上的结构,2mmx2mm的方形结构已在基底上充沛开发,并预备进行BOE湿蚀刻工艺,在结构构成图画后,能够研讨温度对BOE蚀刻进程的影响。为此,首要将样品浸入室温下的BOE溶液中,如前所述,保证氮化物从样品结构外表彻底去除需求4个小时,比较之下,在80°C下去除不需求的氮化物只需求10分钟,加热BOE溶液将削减去除氮化物所耗费的时刻,而且制作进程在时刻和结构结构方面变得愈加高效。

  假如BOE溶液进入光刻胶区域,则会产生过度蚀刻,较短的蚀刻时刻将削减BOE溶液进入光刻胶区域的可能性,并维护结构结构的下一个湿蚀刻进程。该办法证明了BOE溶液中短浸渍时刻能够维护图画结构,相反,在BOE溶液中长时刻浸泡会使溶液进入光刻胶层,依据BOE溶液中不相同品浸渍时刻的色彩改变,温度已设置为80°C,以加快该进程,成果标明,开始的紫色氮化物在浸泡5分钟后变为赤色,然后在添加5分钟后终究变为银色,即硅色。氮化物层依据其厚度显现出不同的各种色彩。所以,图中的氮化物,将在这个进程中渐渐显现这些色彩,由于它被蚀刻在25°C。

  在第二个试验设备中,研讨了在不同温度下去除氮化物层和氧化物层的蚀刻速率,温度从40°C到90°C不等,首要用含有氮化物层的样品浸泡3分钟,然后用薄膜映射器F50薄膜衡量法来丈量氮化物层的厚度,蚀刻速率与温度成正比。换句话说,蚀刻速率随温度的升高而添加。

  关于样品2,将硅预涂上6.607µm的氧化物层,并在薄膜映射器下验证其厚度,试验设置是依据上述参数进行的,依据图中氧化物蚀刻速率也与温度成正比,值得注意的是,蚀刻速率在70°C时敏捷添加,与氮化物层比较,氧化物层的去除速度更快。例如,在BOE溶液中,能够在2分钟内去除200nm的氧化物层,但200nm的氮化物层需求4小时才干去除,在试验结束时,成果标明,温度进步了蚀刻速率,然后削减了去除氮化物层和氧化物层所耗费的时刻。此外,经过向BOE溶液供给更高的温度,也相同进步了构建掩模的结构结构。

  验证了温度对去除氮化物层和氧化物层的影响,较高的温度能够削减在蚀刻进程中所耗费的时刻。此外,过度蚀刻的危险也降低了,由于时刻会按捺BOE溶液进入光刻胶层,两种温度水平的比较标明,在室温下,BOE溶液需求4小时才干去除200nm的氮化物层,与此同时,80°C的温度降低到只要9-10分钟左右,成果证明,与传统技能比较,温度能够进步96%。因而,能够说,温度会在蚀刻进程的时刻和结构结构上进步蚀刻进程的有效性。回来搜狐,检查更多