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摘要

當(dāng)硅片進行濕法化學(xué)蝕刻時，芯片的任何外角都可能面臨嚴(yán)重的底切。這種咬邊問題對于切屑的邊界角來說是極其嚴(yán)重的；并且很多時候它會限制芯片設(shè)計的緊湊性。開發(fā)了一種特殊的蝕刻掩模圖案，用于在濕化學(xué)蝕刻下保護芯片的邊界角。這種圖案的主要中心部分可以防止蝕刻過程中角落處的任何底切。但是，有一個定時“保險絲”可以消除這個中心部分并在任何需要的時間打開角落。因此，只能在特定的時間長度內(nèi)設(shè)置拐角保護。有了這個“定時炸彈”設(shè)備，它反過來可以使芯片設(shè)計更加緊湊。

介紹

底切是硅片濕法化學(xué)蝕刻中非常常見的問題。 這個問題在芯片的內(nèi)角或器件結(jié)構(gòu)幾乎不存在，但在外角更嚴(yán)重。

在典型的 硅晶片的各向異性蝕刻中，蝕刻圖案通常以 ?面為界。任何外角都將面對無數(shù)個平面，銳角垂直于 ?平面。通常，晶面是硅中蝕刻最慢的平面，因此成為蝕刻停止點。然而，平面上的蝕刻速率要快得多。因此，底切率變得非常嚴(yán)重。

通常，外角處的這種底切問題可能會嚴(yán)重影響芯片的設(shè)計及其緊湊性。如果外角周圍有很大的空間，那么可以使用常規(guī)的角補償技術(shù)來消除或減少這個問題。但是，在其他情況下，例如在芯片的邊界處，可能沒有足夠的空間進行常規(guī)的拐角補償。當(dāng)需要芯片之間干凈清晰的劃線作為分離芯片的手段時尤其如此。

設(shè)計保護裝置

轉(zhuǎn)角保護裝置的基本設(shè)計如圖（1）所示。黑色和深色區(qū)域是保護硅表面免受蝕刻的掩模。因此，白色區(qū)域是將被蝕刻的區(qū)域。有一些略有不同的其他版本可用。稍后將討論它們。

基本上，保護裝置包含一個中央保護部分和 4 個定時“保險絲”。為了讓讀者更清楚地了解每個功能，我們將在設(shè)計的演變過程中展示每個功能的功能。

在我們進入設(shè)計細(xì)節(jié)之前，讓我們回顧一下?硅片各向異性蝕刻的一些基本規(guī)則或現(xiàn)象。這些基本現(xiàn)象如圖（2）所示。首先，任何平行于平面的邊界或在平面垂直相交處的任何直角內(nèi)角實際上都不會被底切（圖（2）-（A））。其次，任何外角都將被底切，直到它到達（111）平面（圖（2）-（B））。第三，任何不平行于（111）平面的平面或曲線將被底切，直到它到達（111）平面或（111）平面處的直角內(nèi)角（圖2-（C））。

實驗結(jié)果

我們制作了幾片晶圓來測試我們的角部保護技術(shù)的真實能力。這些是 (100) 個帶有我們特殊保護掩模圖案樣品的晶片。它們在 75°C 的 44% KOH 溶液中各向異性蝕刻。氮化硅用作蝕刻掩模。圖 (8) 顯示了用于基本圖案設(shè)計的樣品晶片之一上的各個階段。除了原始蒙版（圖（8）-（A）），白色區(qū)域是原始（100）表面。蝕刻區(qū)域以黑色顯示?；疑珔^(qū)域?qū)嶋H上是蝕刻區(qū)域上蝕刻掩模（氮化硅）的殘留物。

圖(8)-(A)為原角保護掩膜圖案圖片，帶有定時“保險絲”。圖 (8)-(B) 顯示了當(dāng)?shù)浊械竭_“炸彈”開口的前部并產(chǎn)生新的外角時。圖（8）-（C）正好是“保險絲”完全消失的時候。圖 (8)-(D) 說明了中央保護部分的進一步底切。圖（8）-（E）顯示了當(dāng)所有保護鏈接都被清除并且只剩下一個小的中央“島”時的最終外觀。圖 (8)-(F) 展示了完全消除中央“島”的略微額外的底切。

圖略

結(jié)論

獨創(chuàng)的各向異性蝕刻技術(shù)會通過底切來腐蝕（100）硅片上芯片的邊角。蝕刻越深，角越圓。然而，我們已經(jīng)開發(fā)了一種技術(shù)來解決這個問題。通過我們專門設(shè)計的角部保護掩模圖案，可以保留芯片設(shè)計的原始外部幾何形狀。反過來，這將允許在未來的芯片設(shè)計中實現(xiàn)更高的緊湊性；同時，現(xiàn)在可以控制外部幾何形狀以滿足芯片應(yīng)用要求。

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