半導(dǎo)體晶片濕蝕工藝的浮式數(shù)值分析

本研究透過(guò)數(shù)值解析，將實(shí)驗(yàn)上尋找硅晶片最佳流動(dòng)的方法，了解目前蝕刻階段流動(dòng)的形式，并尋求最佳晶片蝕刻條件,蝕刻工藝效率低利用氣泡提高濕法蝕刻工藝效果,用實(shí)驗(yàn)的方法尋找最佳流動(dòng)，通過(guò)數(shù)值分析模擬了利用這些氣泡的濕法蝕刻工藝，并得出最佳濕法蝕刻。

如圖1所示，bath內(nèi)一次性加入晶片少則25片，多則50片,因?yàn)橛羞@么多的晶片，所以晶片和晶片之間的間隙很?。?.35 mm），所以晶片和晶片之間的流體會(huì)沿著晶片進(jìn)行固體旋轉(zhuǎn)，這使得蝕刻的效果會(huì)掉下來(lái),氣泡也需要在bath內(nèi)精確定位并產(chǎn)生，但要真正精確定位并產(chǎn)生氣泡就有一定的困難,如前所述，蝕刻是無(wú)效的,本研究嘗試用計(jì)算機(jī)對(duì)這種濕法蝕刻工藝進(jìn)行數(shù)值分析及模擬，并在各種條件下交替尋找最佳流動(dòng)條件。

圖1

圖2

晶片速度設(shè)為30rpm，在不產(chǎn)生氣泡的狀態(tài)下計(jì)算，以絕對(duì)速度和相對(duì)速度表示，如圖2所示，此時(shí)晶片之間的流動(dòng)與晶片一起在進(jìn)行固體旋轉(zhuǎn)，在晶片邊緣可以看出，受外部流動(dòng)的影響，速度小于固體旋轉(zhuǎn)，對(duì)相對(duì)速度求出圓周方向的平均值，定義為平均蝕刻速度，并在圖3(b)中給出，另外，對(duì)半徑方向的平均蝕刻速度進(jìn)行比較，結(jié)果表明，越往外，速度越大， 可以看到圖7(c)相對(duì)速度高的地方被蝕刻得多了一些，當(dāng)平均蝕刻速度為v→時(shí)，蝕刻形狀計(jì)算如下: z=z0-CV→t（6）其中c為比例常數(shù)，t為蝕刻時(shí)間。

圖3

關(guān)于晶片濕法蝕刻在各種情況下進(jìn)行了數(shù)值分析及模擬，首先當(dāng)我們觀察晶片旋轉(zhuǎn)時(shí)，如果沒(méi)有氣泡，晶片和晶片之間的流動(dòng)會(huì)以固體的形式與晶片一起旋轉(zhuǎn)，這對(duì)于濕蝕刻來(lái)說(shuō)是非常重要的，可以看到效率低下。與此相反，首先產(chǎn)生氣泡時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的蝕刻速度，在效率方面可以看出蝕刻效果有所提高。

本研究旨在改進(jìn)半導(dǎo)體晶圓濕式蝕刻工藝的替代方法。從特定的點(diǎn)創(chuàng)建氣泡，并計(jì)算出軌跡，每種計(jì)算都蝕刻了晶圓旋轉(zhuǎn)的實(shí)際情況、氣泡晶圓旋轉(zhuǎn)的實(shí)際情況、晶圓轉(zhuǎn)速變化的效果、氣泡數(shù)量的增減效果、氣泡產(chǎn)生面積的效果、氣泡分布和導(dǎo)線的效果。最后，我們得出結(jié)論，使用氣泡可以提高效率，氣泡總是通過(guò)晶圓的中心，在投注邊界條件下，晶圓的蝕刻效率都提高。

審核編輯：符乾江