半导体器件原理与工艺.ppt

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1、硅的各向异性腐蚀一般情况下，腐蚀速率：(100)>(110)>(111)(111)晶面族是各向异性腐蚀的停止面共有八个（111）晶面(100)硅片上各向异性腐蚀会形成三种基本结构V型槽四面体锥坑四面锥腔硅的各向异性腐蚀硅的各向同性和各向异性腐蚀(100)硅的垂直腐蚀硅的各向异性腐蚀-凸角和凹角各向异性湿法腐蚀凸角过腐蚀凹角腐蚀停止在111交面各向异性腐蚀例典型腐蚀坑微机械加速度计腐蚀过程模拟腐蚀过程模拟(续1)腐蚀过程模拟(续2)腐蚀过程模拟(续3)凸角腐蚀补偿各向异性硅腐蚀液碱性腐蚀液，例如KOH,NaOH等，腐蚀可以得到较平滑的表面。在腐蚀液

2、中加如异丙醇可以增加(100)和(111)的腐蚀速率比。腐蚀Al,有点腐蚀SiO2，基本不腐蚀NitrideEDP腐蚀液：和KOH类似，但有毒。不腐蚀金属（在某些情况下包含Al）和SiO2TMAH腐蚀液：和EDP类似但无毒，在某些情况下不腐蚀Al，不腐蚀SiO2●●●EDP腐蚀-1乙二氨，邻苯二酚，水EthyleneDiaminePyrocatechol或称为：EPW（EthyleneDiamine–Pyrocatechol–Water)EDP腐蚀采用的掩膜材料：SiO2,Si3N4,Au,Cr,Ag,Cu,Ta;会腐蚀Al晶向选择性：（111）

3、：（100）~1：35（100）硅的典型腐蚀速率：70°C14um/hr80°C20um/hr90°C30um/hr97°C36um/hr典型配方:1L乙二氨，NH2-CH2-CH2-NH2160g邻苯二酚，C6H4(OH)2133mLH2OEDP腐蚀-2需要回流冷凝装置以保证浓度的稳定与MOS和CMOS工艺完全不兼容专门容器回收会锈任何金属腐蚀表面会留下一层棕色的物质，难以去除EDP对凸角的腐蚀比其它任何各向异性腐蚀液都快常用于释放悬臂梁结构腐蚀表面较光滑EDP腐蚀-3EDP腐蚀会产生Si(OH)4的淀积，在Al压焊点上产生Al(OH)3Mos

4、er的腐蚀后处理：20sec,DIwaterrinse120sec.Dipin5%(抗坏血酸)ascorbicacidandH2O120sec,rinseinDIwater60sec.Dipin(己烷)hexane,C6H14TMAH腐蚀TetraMethylAmmoniumHydroxide四甲基氢氧氨MOS和CMOS兼容-无碱性金属存在-对SiO2和Al腐蚀不明显晶向选择性：（111）：（100）~1：10---1：35典型配方-250mLTMAH(25%Aldrich)-375mLWater-22gSilicondust-90Cetchin

5、g-1um/mininetchingrate硅的联氨腐蚀也是各向异性腐蚀典型配方100mLN2H4100mLH2O2um/min,100°C联氨腐蚀很危险威力很强的还原剂（火箭燃料）易燃液体易自燃-N2H4+H2O2N2+H2O(爆炸)KOH腐蚀碱性、各向异性腐蚀腐蚀面较光滑会腐蚀AlSiO2的腐蚀较快Nitride是理想的掩膜材料典型配方250gKOH200g异丙醇800ml水腐蚀速率：1um/min,80°C2nm/min,氧化硅1.4nm/hr,NitrideKOH腐蚀相对腐蚀速率：(111)(reference)=1(100)=100~

6、200(110)=600腐蚀系统简单热板加热搅拌系统优点安全，无毒缺点与CMOS不兼容腐蚀铝电化学腐蚀效应-1电化学腐蚀效应-2HF通常腐蚀SiO2,不腐蚀Si通过正向偏置硅，空穴可以通过外部电路注入以氧化硅，进而被HF溶解可以用Si3N4做掩膜，是抛光腐蚀如果采用浓HF（48%HF）腐蚀，硅在腐蚀过程中不会完全氧化，最终形成棕色的多空硅电化学腐蚀效应-3自停止腐蚀VP-SiN-Si电化学腐蚀效应-4硅片的偏置电压超过OCP，空穴增加氧化加快腐蚀速率增加若偏置电压进一步增加至钝化势PP，SiO2将形成硅表面钝化，腐蚀停止HF/H2O溶液不显示

7、PP，因HF腐蚀SiO2电化学腐蚀例用标准CMOS工艺，形成隔离的单晶硅岛用“开”掩膜版留下硅区采用适当的TMAH腐蚀液，使暴露的铝不被腐蚀N阱偏置电压大于PP，使N阱不被腐蚀激光辅助腐蚀掺杂腐蚀自停止层-1控制腐蚀的绝对深度通常很困难腐蚀自停止层可以用来迅速减少腐蚀速率，达到一个比较精确的控制点硼重掺杂在硅的腐蚀中最常用一些腐蚀液的搀杂腐蚀特性：HNA腐蚀随掺杂浓度增加而增加KOH腐蚀：硼掺杂>1020cm-3,速率减小20XNaOH腐蚀：硼掺杂>3x1020cm-3,速率减小10XEDP腐蚀：硼掺杂>7x1019cm-3,速率减小50XTMA

8、H腐蚀：硼掺杂>1020cm-3,速率减小10X掺杂腐蚀自停止层-2掺杂腐蚀自停止层-3掺杂腐蚀自停止层-4全自动湿法腐蚀操作设备手动腐