濕法刻蝕工藝

濕法刻蝕利用化學(xué)溶液溶解晶圓表面的材料，達(dá)到制作器件和電路的要求。濕法刻蝕化學(xué)反應(yīng)的生成物是氣體、液體或可溶于刻蝕劑的固體。

包括三個(gè)基本過程：刻蝕、沖洗和甩干（見下圖）。

20世紀(jì)80年代以前，當(dāng)圖形尺寸大于3um時(shí)，濕法刻蝕廣泛用于半導(dǎo)體生產(chǎn)的圖形化過程。濕法刻蝕具有非常好的選擇性和高刻蝕速率，這根據(jù)刻蝕劑的溫度和厚度而定。

比如，氫氟酸（HF）刻蝕二氧化硅的速度很快，但如果單獨(dú)使用卻很難刻蝕硅。因此在使用氫氟酸刻蝕硅晶圓上的二氧化硅層時(shí)，硅襯底就能獲得很高的選擇性。

多，因?yàn)樗恍枰婵铡?a target="_blank">射頻和氣體輸送等系統(tǒng)。然而當(dāng)圖形尺寸縮小到3um以下時(shí)，由于濕法刻蝕為等向性刻蝕輪廓（見下圖）,因此繼續(xù)使用濕法刻蝕作為圖形化刻蝕就變得非常困難，利用濕法刻蝕處理圖形尺寸小于3um的密集圖形是不可能的。

由于等離子體刻蝕具有非等向性刻蝕輪廓，80年代以后的圖形化刻蝕中，等離子體刻蝕就逐漸取代了濕法刻蝕。濕法刻蝕因高選擇性被用于剝除晶圓表面的整面全區(qū)薄膜。

半導(dǎo)體工藝師一直努力消除半導(dǎo)體制造中的所有濕法工藝，但當(dāng)先進(jìn)的IC制造普遍釆用化學(xué)機(jī)械研磨（CMP）和電化學(xué)沉積法時(shí)，消除所有的濕法工藝就變得很困難。

濕法刻蝕具有高選擇性，IC生產(chǎn)中仍普遍采用這種技術(shù)剝除薄膜。可以利用薄膜的濕法刻蝕速率鑒定薄膜的質(zhì)量。濕法刻蝕的另一個(gè)重要應(yīng)用是剝除測(cè)試晶圓上的薄膜，這些測(cè)試晶圓作為工藝設(shè)備的鑒定也能重復(fù)使用。

氧化物濕法刻蝕

二氧化硅的濕法刻蝕通常使用HF。因?yàn)?：1的HF(H2O中49%的HF)在室溫下刻蝕氧化物速度過快，所以很難用1：1的HF控制氧化物的刻蝕。一般用水或緩沖溶劑如氟化氨進(jìn)一步稀釋HF降低氧化物的刻蝕速率，以便控制刻蝕速率和均勻性。氧化物濕法刻蝕中所使用的溶液通常是6：1稀釋的HF緩沖溶液，或10：1和100：1的比例稀釋后的HF水溶液。

氧化物濕法刻蝕的化學(xué)反應(yīng)為：

SiO2+6HF->H2SiF6+2H2O

H2SiF6可溶于水，所以HF溶液能刻蝕二氧化硅，這就是為什么HF不能放在玻璃容器內(nèi),而且HF在實(shí)驗(yàn)中不能用玻璃燒杯或玻璃試管盛放。

一些IC制造中仍使用HF氧化物濕法刻蝕和等離子體氧化物刻蝕“酒杯狀”接觸窗孔，以易于PVD鋁的填充(見下圖)。

最先進(jìn)的半導(dǎo)體制造中，每天仍進(jìn)行6：1的緩沖二氧化硅刻蝕(BOE)和100：1的HF刻蝕。如果監(jiān)測(cè)CVD氧化層的質(zhì)量，可以通過比較CVD二氧化硅的濕法刻蝕速率和熱氧化法生成的二氧化硅濕法刻蝕速率，這就是所謂的濕法刻蝕速率比(WetEtchRateRatio,WERR)。熱氧化之前，10：1的HF可用于預(yù)先剝除硅晶圓表面上的原生氧化層。

HF具有腐蝕性，和皮膚或眼睛接觸時(shí)無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過24小時(shí)后，當(dāng)HF開始侵入骨頭時(shí)才會(huì)感覺到嚴(yán)重的刺痛。HF和骨頭中的鈣反應(yīng)生成氟化鈣，兩者最后會(huì)中和。因此治療HF傷害可以注入含鈣的溶液來防止或減少骨質(zhì)的損失。一般的安全常識(shí)是:把生產(chǎn)廠房?jī)?nèi)所有的透明液體都當(dāng)HF處理，絕對(duì)不要認(rèn)為任何液體都是水。如果感覺直接接觸到了HF就應(yīng)盡快徹底清洗、告知管理人員并尋求醫(yī)療協(xié)助。

審核編輯：劉清