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溫度和濃度控制
基本上有兩種方法來(lái)控制浸浴中的氮化物蝕刻過(guò)程，這兩種方法都包括連續(xù)加熱和補(bǔ)水:
1.恒溫加熱溫度控制和H2O尖峰沸點(diǎn)調(diào)節(jié)。
這種方法是最常見(jiàn)的控制方式，它使用強(qiáng)大的加熱器，能夠?qū)⒔橘|(zhì)加熱到沸點(diǎn)及以上。加熱功率在該過(guò)程中不受控制(即。設(shè)定在固定的、大部分是最大的設(shè)定點(diǎn))。通過(guò)改變H2O補(bǔ)充量，液體濃度被設(shè)定為在確定的工藝溫度下精確沸騰。因此，溫度極限由實(shí)際混合物的沸點(diǎn)控制。
這種方法為標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用程序提供了可接受的性能結(jié)果。從投資角度來(lái)看，它是最具成本效益的解決方案，可用于自動(dòng)化和手動(dòng)(即。簡(jiǎn)單的過(guò)程控制)濕工作臺(tái)。缺點(diǎn)是在起泡液體中處理晶片，這影響晶片蝕刻的不均勻性，并且經(jīng)常導(dǎo)致晶片從盒子或保持器中取出，并且產(chǎn)生過(guò)量的工藝蒸汽，需要防止其在濕工作臺(tái)中再次冷凝并且有效通風(fēng)。此外，整個(gè)過(guò)程由單個(gè)參數(shù)控制，這不允許在加載效果和時(shí)間上微調(diào)變化的蝕刻性能。
2.具有可變功率加熱的獨(dú)立功率和濃度控制。
通過(guò)使用由溫度傳感器控制的具有可變功率的加熱系統(tǒng)，浴溶液可以被加熱到期望的處理器，同時(shí)H2O補(bǔ)充被設(shè)置為實(shí)現(xiàn)混合物的恒定濃度，以具有略高于工藝溫度的沸點(diǎn)。浴缸本身將保持平靜，基本上沒(méi)有泡沫。通過(guò)PID控制，加熱能夠補(bǔ)償過(guò)程變化，即。
由進(jìn)入槽的冷晶片引起的溫度下降，并在整個(gè)工藝時(shí)間內(nèi)導(dǎo)致更可再現(xiàn)的蝕刻。此外，在熔池壽命期間的硅負(fù)載效應(yīng)可以根據(jù)水脈沖過(guò)程通過(guò)時(shí)間或批次進(jìn)行補(bǔ)償。最后，通過(guò)流量?jī)?yōu)化，可以將從儲(chǔ)罐底部(加熱器通常位于此處)到頂部(與環(huán)境溫度空氣的界面)的垂直溫差降至最低，這只有在平靜的液體中才有可能。缺點(diǎn)顯然是支持控制機(jī)制的努力和組件成本較高。
先進(jìn)器件制造設(shè)備通常使用后一種方法來(lái)滿(mǎn)足產(chǎn)品要求需求，要求不高的產(chǎn)品也可以用第一種方法構(gòu)建出好的結(jié)果。
典型工藝和性能參數(shù)
用于選擇性氮化物蝕刻的熱磷酸浴在半導(dǎo)體中已經(jīng)非常標(biāo)準(zhǔn)化制造業(yè)。最重要的工藝參數(shù)如下:
?
初始濃度(交付的原磷酸): |
| 85重量% |
生產(chǎn)過(guò)程中的典型濃度(@ 165℃): |
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| 87-9重量% |
過(guò)程溫度: |
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| 160-165℃ |
溫度公差(單一過(guò)程): |
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| ±5℃ |
耐溫性(理想浴) |
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| +- 2攝氏度 |
典型的H2O補(bǔ)給率(200毫米) |
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| 60-90毫升分鐘 |
浴缸再循環(huán)(200毫米): |
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| > 6 gpm |
浴壽命 |
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| 24 -72小時(shí) |
工藝時(shí)間(30納米Si3N4加上30 %的過(guò)蝕刻) |
|
| 10–15分鐘 |
?
在調(diào)味浴中，在控制良好的設(shè)備中進(jìn)行的過(guò)程可以滿(mǎn)足以下性能:
160℃時(shí)Si3N4的蝕刻速率 40–44轉(zhuǎn)/分鐘
165℃時(shí)Si3N4的蝕刻速率 50–55安斯特/分鐘
晶片內(nèi)的不均勻性: 最大/最小5 %
晶片間的不均勻性: ???????????? 最大/最小3 %
批次間的不一致性 最大/最小5 %
氧化物選擇性 ??????????????>80:1
硅蝕刻 ????????????? < 0.1安斯特/分鐘
污染(包括沖洗/干燥) ?????? < 30個(gè)加法器(> 0.16米)
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