濕化學(xué)：濕蝕刻

原理

濕法蝕刻工藝的原理是使用化學(xué)溶液將固體材料轉(zhuǎn)化為液體化合物。選擇性非常高，因為所用化學(xué)藥品可以非常精確地適應(yīng)各個薄膜。對于大多數(shù)解決方案，選擇性大于100：1。

要求

液體化學(xué)必須滿足以下要求：

遮罩層不得受到攻擊

選擇性必須很高

蝕刻工藝必須能夠通過用水稀釋而停止

反應(yīng)產(chǎn)物不得為氣態(tài)，因為它們可能會遮蓋其他區(qū)域

在整個過程中蝕刻速率恒定

反應(yīng)產(chǎn)物必須可溶以避免顆粒

必須確保環(huán)境安全和易于處置

批量蝕刻

在批量蝕刻中，可以同時蝕刻多個晶圓，過濾器和循環(huán)泵可防止顆粒到達(dá)晶圓。由于化學(xué)濃度隨每個處理過的晶片而降低，因此必須經(jīng)常更新。

蝕刻速率，換句話說，單位時間的磨損，必須是眾所周知的，以確保可重復(fù)的過程。精確回火是必不可少的，因為蝕刻速率會隨著溫度的升高而增加。

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杠桿可以沿水平和垂直方向傳送晶片。在蝕刻晶片之后，通過在單獨的浴中用水沖洗來停止蝕刻過程。隨后，在旋轉(zhuǎn)干燥器中除去水分。

分批蝕刻的優(yōu)點是高生產(chǎn)率和蝕刻工具的簡單構(gòu)造。但是，均勻度低。

噴涂蝕刻

噴霧蝕刻可與光刻中的噴霧顯影媲美。由于同時旋轉(zhuǎn)晶片以穩(wěn)定地更新蝕刻化學(xué)，所以均勻性非常好。由于快速旋轉(zhuǎn)，不會出現(xiàn)氣泡，但是每個晶片必須單獨處理。

作為單晶片工藝的替代方法，可以一次在多個晶片上進(jìn)行噴涂蝕刻。在旋轉(zhuǎn)蝕刻機中，晶片被放置在噴嘴周圍并同心旋轉(zhuǎn)。之后，將晶片在熱氮氣氛中干燥。

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硅的各向異性蝕刻

盡管液體中的分子可以在各個方向上移動，但是存在濕法蝕刻工藝以產(chǎn)生幾乎各向異性的蝕刻輪廓。對于這種方法，利用了在不同晶體取向上不相等的蝕刻速率。（100）和（110）取向的晶面的蝕刻速度比（111）取向的要快得多。因此，可以制造“ V”形溝槽（100個硅）或具有垂直側(cè)壁的溝槽。蝕刻可以使用鉀，蘇打水或鋰堿液（KOH，NaOH，LiOH）或EDP稀釋液（水，吡嗪，兒茶酚和乙二胺的混合物）進(jìn)行。負(fù)責(zé)該反應(yīng)是在兩種情況下，OH -離子（羥基）：

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但是，各向異性稀釋液不適用于微電子設(shè)備，而不適用于微機械。

各向同性蝕刻的蝕刻溶液

所有不同的材料都有單獨的稀釋液。例如，使用氫氟酸（HF）蝕刻二氧化硅：

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稀釋液用NH 4 F緩沖以保持HF的濃度（所謂的HF，BHF緩沖液）。在40％NH 4 F和49％HF（比率10：1）的混合物中，熱氧化物上的蝕刻速率為50 nm / min。TEOS（CVD）氧化物和PECVD氧化物的蝕刻速度更快（分別為150 nm / min和350 nm / min）。與結(jié)晶硅，氮化硅和多晶硅相比，其選擇性遠(yuǎn)高于100：1。

氮化硅被熱磷酸（H 3 PO 4）腐蝕。與二氧化硅相比，選擇性低（10：1）。在多晶硅中，與氮化硅相比的選擇性主要由磷酸的濃度確定。

首先用硝酸（HNO）氧化晶體或多晶硅，然后用HF蝕刻氧化物。

可以在60°C下用硝酸和磷酸的混合物蝕刻鋁，用氨水（NH 4 OH），過氧化氫（H 2 O 2）和水（比例為1：3：5 ）的混合物對鈦進(jìn)行蝕刻。）。由于這種混合物也可能侵蝕硅，因此其壽命很短。

通常，濕法蝕刻適合于去除晶片的整個層。對于大多數(shù)材料而言，選擇性非常高，因此沒有蝕刻錯誤薄膜的風(fēng)險。另外，蝕刻速率非常好，在浴蝕刻中一次可以處理許多晶片。但是，對于小結(jié)構(gòu)，由于其各向同性特性會引起被掩膜的橫向腐蝕，因此不能使用濕法腐蝕。對于這種方法，通過具有各向異性蝕刻輪廓的干蝕刻來去除層。