刻蝕中濕法刻蝕機理
刻蝕方法分為:干法刻蝕和濕法刻蝕,濕法刻蝕是將被刻蝕材料浸泡在腐蝕液內進行腐蝕的技術,這是各向同性的刻蝕方法,利用化學反應過程去除待刻蝕區(qū)域的薄膜材料,通常SiO2采用濕法刻蝕技術,有時金屬鋁也采用濕法刻蝕技術,國內的蘇州華林科納在濕法這塊做得比較好。
下面分別介紹各種薄膜的腐蝕方法流程:
二氧化硅腐蝕:
在二氧化硅硅片腐蝕機中進行,國內目前腐蝕機做的比較好的有蘇州華林科納,腐蝕液是由HF、NH4F、與H2O按一定比例配成的緩沖溶液。腐蝕溫度一定時,腐蝕速率取決于腐蝕液的配比和SiO2摻雜情況。摻磷濃度越高,腐蝕越快,摻硼則相反。SiO2腐蝕速率對溫度最敏感,溫度越高,腐蝕越快。
具體步驟為:
1、華林科納設備工程師認為將裝有待腐蝕硅片的片架放入浸潤劑(FUJI FILM DRIWEL)中浸泡10—15S,上下晃動,浸潤劑(FUJI FILM DRIWEL)的作用是減小硅片的表面張力,使得腐蝕液更容易和二氧化硅層接觸,從而達到充分腐蝕;
2、將片架放入裝有二氧化硅腐蝕液(氟化銨溶液)的槽中浸泡,上下晃動片架使得二氧化硅腐蝕更充分,腐蝕時間可以調整,直到二氧化硅腐蝕干凈為止;
3、沖純水;
4、甩干。
二氧化硅腐蝕機理為:
H2SiF6(六氟硅酸)是可溶于水的絡合物,利用這個性質可以很容易通過光刻工藝實現選擇性腐蝕二氧化硅。為了獲得穩(wěn)定的腐蝕速率,腐蝕二氧化硅的腐蝕液一般用HF、NH4F與純水按一定比例配成緩沖液。
由于基區(qū)的氧化層較發(fā)射區(qū)的厚,以前小功率三極管的三次光刻(引線孔光刻)一般基極光刻和發(fā)射極光刻分步光刻,現在大部分都改為一步光刻,只有少部分品種還分步光刻,比如2XN003,2XN004,2XN013,2XP013等。但是由于基區(qū)的氧化層一般比發(fā)射區(qū)的厚,所以刻蝕時容易發(fā)生氧化區(qū)的侵蝕。
二氧化硅腐蝕后檢查:
1、窗口內無殘留SiO2(去膠重新光刻);
2、窗口內無氧化物小島(去膠重新光刻);
3、窗口邊緣無過腐蝕(去膠重新光刻);
4、窗口內無染色現象(報廢);
5、氧化膜無腐蝕針孔(去膠重新光刻);
6、氧化膜無劃傷等(去膠重新光刻)。
Al上CVD腐蝕:
摻磷的SiO2是磷硅玻璃,如果PSG是長在鋁上做鈍化層,這時采用二氧化硅腐蝕液腐蝕會傷及鋁層,所以一般采用如下腐蝕液:冰乙酸:氟化銨=2:3。具體步驟為:
1、將裝有待腐蝕硅片的片架放入浸潤劑(FUJI FILM DRIWEL)中浸泡10—15S;
2、將片架放入裝有腐蝕液(冰乙酸:氟化銨=2:3)的槽中浸泡,并且上下晃動片架;
3、將片架放入裝有甲醇溶液(甲醇:純水=1:1)的槽中浸泡;
4、在溢流槽中溢流沖水;
5、沖純水;
6、甩干。
鋁腐蝕:
在鋁腐蝕清洗機中進行,具體步驟為:
1、將裝有待鋁腐蝕硅片的片架放入浸潤劑(FUJI FILM DRIWEL)中浸泡10-15s,并且上下晃動;
2、將片架放入裝有45℃左右的鋁腐蝕液(磷酸+硝酸+醋酸+純水)的槽中浸泡,上下晃動片架,使得鋁腐蝕更充分,腐蝕的時間根據先行片的腐蝕時間進行調整,直到腐蝕后看到二氧化硅表面為止;
3、沖純水;
4、甩干:在甩干機中甩干后烘干。
磷酸約占80%,主要起腐蝕鋁的作用,硝酸占1%-5%,其與鋁反應生成溶于水的硝酸鹽,可以提高腐蝕速率,但含量過多會影響光刻膠抗蝕刻能力,醋酸占10%左右,它能降低腐蝕液的表面張力,增加硅片與腐蝕液的浸潤效果,提高腐蝕均勻性,同時具有緩沖作用,純水占5%左右。
玻璃腐蝕:
1、 配制5%HF溶液,配制腐蝕液:5%HF溶液:H2O=3:50;
2、常溫下,將硅片放入腐蝕液中浸泡;
3、在溢流槽中沖洗;
4、沖純水;
5、甩干。
濕法去膠:
鋁淀積前去膠在SH去膠機(濕法腐蝕機)中進行,采用SH溶液將膠氧化的方法去膠,具體步驟為:
1、在SH清洗劑(98%H2SO4:H2O2=3:1)中浸泡;
2、在溫純水中溢流沖水;
3、在溢流槽中溢流沖水;
4、甩干。
由于酸對鋁有腐蝕作用,淀積鋁后去膠就不能用酸,在此采用有機溶劑OMR502剝離液去膠,在OMR剝離清洗機中進行,具體步驟為:
1、在剝離液(OMR-83剝離液)中浸泡去除光刻膠;
2、再在H-1清洗劑中浸泡去除剝離液;
3、在異丙醇中浸泡去除H-1清洗劑;
4、沖純水;
5、甩干。
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