熱環(huán)境中結(jié)晶硅的蝕刻工藝研究

引言

微電子機(jī)械系統(tǒng)（MEMS）是將機(jī)械元件和電子電路集成在一個(gè)共同的基板上，通過使用微量制造技術(shù)來實(shí)現(xiàn)尺寸從小于一微米到幾微米的高性能器件。由于現(xiàn)有的表面加工技術(shù)，目前大多數(shù)的MEMS器件都是基于硅的。

硅是一種MEMS材料，已被選擇進(jìn)行研究，薄膜工藝中的蝕刻技術(shù)在半導(dǎo)體工業(yè)中起著重要的作用。以氫氧化鉀溶液作為蝕刻劑，廣泛地進(jìn)行了硅的各向異性蝕刻。在半導(dǎo)體加工過程中，由于其低成本、高通量和優(yōu)良的選擇性。英思特利用氫氧化鉀濕式蝕刻技術(shù)，在利用集成電路制造微電結(jié)構(gòu)方面取得了重要進(jìn)展。

實(shí)驗(yàn)與討論

利用硅的微型機(jī)械部件和器件生產(chǎn)方法的發(fā)展是硅表面加工方法的自然產(chǎn)物。按照這個(gè)方向，我們準(zhǔn)備新鮮的氫氧化鉀溶液，將1份氫氧化鉀顆粒稱重入塑料燒杯中，然后加入2份去離子水。例如，使用100 g氫氧化鉀和200毫升水。在溫暖的表面上混合，直到氫氧化鉀溶解。向溶液中加入40毫升異丙醇。異丙醇增加了蝕刻過程中的各向異性。（江蘇英思特半導(dǎo)體科技有限公司）

硅的各向同性濕法蝕刻最常用的化學(xué)方法是硝酸和氫氟酸的結(jié)合物。它通常被稱為HNA系統(tǒng)（HF：一氮：醋酸）與醋酸作為緩沖液的應(yīng)用。硝酸作為一種氧化劑，將其表面轉(zhuǎn)化為二氧化硅，然后用高頻蝕刻（溶解）該氧化物。單晶圓旋轉(zhuǎn)處理器提供了蝕刻晶圓一側(cè)的能力，同時(shí)保護(hù)另一側(cè)。

在單個(gè)晶圓自旋處理器中，需要添加具有更高粘度的化學(xué)物質(zhì)，以在晶片表面提供更均勻的蝕刻。這些厚粘性酸在化學(xué)上不參與蝕刻反應(yīng)，因此不會(huì)改變化學(xué)動(dòng)力學(xué)，但由于粘度的增加而增加了傳質(zhì)阻力。在相同的去除速率下，在高頻和一氮的混合物中加入少量粘性酸會(huì)更有效地降低晶片的粗糙度。

結(jié)論

有許多濕化學(xué)蝕刻配方以蝕刻硅。這些工藝用于各種應(yīng)用，包括微加工、清洗和缺陷描述。蝕刻劑的詳細(xì)行為和速率將因?qū)嶒?yàn)室環(huán)境和精確過程而不同。隨著硅晶片的蝕刻，可以觀察到蝕刻速率的下降。HF峰值提供了一種補(bǔ)充活性成分的方法。

與此同時(shí)，硅正以六氟硅酸的形式在溶液中積累起來。晶片的尺寸確定了峰值、去除和新鮮的補(bǔ)充量，以達(dá)到穩(wěn)定的平衡。英思特公司表示，就化學(xué)成本和系統(tǒng)停機(jī)時(shí)間而言，這是最低的擁有成本，并將導(dǎo)致隨時(shí)間不變的蝕刻率。

江蘇英思特半導(dǎo)體科技有限公司主要從事濕法制程設(shè)備，晶圓清潔設(shè)備，RCA清洗機(jī)，KOH腐殖清洗機(jī)等設(shè)備的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和維護(hù)。

審核編輯 黃宇