刻蚀中湿法刻蚀机理

刻蚀方法分为：干法刻蚀和湿法刻蚀，湿法刻蚀是将被刻蚀材料浸泡在腐蚀液内进行腐蚀的技术，这是各向同性的刻蚀方法，利用化学反应过程去除待刻蚀区域的薄膜材料，通常SiO2采用湿法刻蚀技术，有时金属铝也采用湿法刻蚀技术，国内的苏州华林科纳在湿法这块做得比较好。

下面分别介绍各种薄膜的腐蚀方法流程：

二氧化硅腐蚀：

在二氧化硅硅片腐蚀机中进行，国内目前腐蚀机做的比较好的有苏州华林科纳，腐蚀液是由HF、NH4F、与H2O按一定比例配成的缓冲溶液。腐蚀温度一定时，腐蚀速率取决于腐蚀液的配比和SiO2掺杂情况。掺磷浓度越高，腐蚀越快，掺硼则相反。SiO2腐蚀速率对温度最敏感，温度越高，腐蚀越快。

具体步骤为：

1、华林科纳设备工程师认为将装有待腐蚀硅片的片架放入浸润剂（FUJI FILM DRIWEL）中浸泡10—15S，上下晃动，浸润剂（FUJI FILM DRIWEL）的作用是减小硅片的表面张力，使得腐蚀液更容易和二氧化硅层接触，从而达到充分腐蚀；

2、将片架放入装有二氧化硅腐蚀液（氟化铵溶液）的槽中浸泡，上下晃动片架使得二氧化硅腐蚀更充分，腐蚀时间可以调整，直到二氧化硅腐蚀干净为止；

3、冲纯水；

4、甩干。

二氧化硅腐蚀机理为：

H2SiF6（六氟硅酸）是可溶于水的络合物，利用这个性质可以很容易通过光刻工艺实现选择性腐蚀二氧化硅。为了获得稳定的腐蚀速率，腐蚀二氧化硅的腐蚀液一般用HF、NH4F与纯水按一定比例配成缓冲液。

由于基区的氧化层较发射区的厚，以前小功率三极管的三次光刻（引线孔光刻）一般基极光刻和发射极光刻分步光刻，现在大部分都改为一步光刻，只有少部分品种还分步光刻，比如2XN003，2XN004，2XN013，2XP013等。但是由于基区的氧化层一般比发射区的厚，所以刻蚀时容易发生氧化区的侵蚀。

二氧化硅腐蚀后检查：

1、窗口内无残留SiO2（去胶重新光刻）；

2、窗口内无氧化物小岛（去胶重新光刻）；

3、窗口边缘无过腐蚀（去胶重新光刻）；

4、窗口内无染色现象（报废）；

5、氧化膜无腐蚀针孔（去胶重新光刻）；

6、氧化膜无划伤等（去胶重新光刻）。

Al上CVD腐蚀：

掺磷的SiO2是磷硅玻璃，如果PSG是长在铝上做钝化层，这时采用二氧化硅腐蚀液腐蚀会伤及铝层，所以一般采用如下腐蚀液：冰乙酸：氟化铵=2：3。具体步骤为：

1、将装有待腐蚀硅片的片架放入浸润剂（FUJI FILM DRIWEL）中浸泡10—15S；

2、将片架放入装有腐蚀液（冰乙酸：氟化铵=2：3）的槽中浸泡，并且上下晃动片架；

3、将片架放入装有甲醇溶液（甲醇：纯水=1：1）的槽中浸泡；

4、在溢流槽中溢流冲水；

5、冲纯水；

6、甩干。

铝腐蚀：

在铝腐蚀清洗机中进行，具体步骤为：

1、将装有待铝腐蚀硅片的片架放入浸润剂（FUJI FILM DRIWEL）中浸泡10-15s，并且上下晃动；

2、将片架放入装有45℃左右的铝腐蚀液（磷酸+硝酸+醋酸+纯水）的槽中浸泡，上下晃动片架，使得铝腐蚀更充分，腐蚀的时间根据先行片的腐蚀时间进行调整，直到腐蚀后看到二氧化硅表面为止；

3、冲纯水；

4、甩干：在甩干机中甩干后烘干。

磷酸约占80%，主要起腐蚀铝的作用，硝酸占1%-5%，其与铝反应生成溶于水的硝酸盐，可以提高腐蚀速率，但含量过多会影响光刻胶抗蚀刻能力，醋酸占10%左右，它能降低腐蚀液的表面张力，增加硅片与腐蚀液的浸润效果，提高腐蚀均匀性，同时具有缓冲作用，纯水占5%左右。

玻璃腐蚀：

1、 配制5%HF溶液，配制腐蚀液：5%HF溶液：H2O=3：50；

2、常温下，将硅片放入腐蚀液中浸泡；

3、在溢流槽中冲洗；

4、冲纯水；

5、甩干。

湿法去胶：

铝淀积前去胶在SH去胶机（湿法腐蚀机）中进行，采用SH溶液将胶氧化的方法去胶，具体步骤为：

1、在SH清洗剂（98%H2SO4：H2O2=3：1）中浸泡；

2、在温纯水中溢流冲水；

3、在溢流槽中溢流冲水；

4、甩干。

由于酸对铝有腐蚀作用，淀积铝后去胶就不能用酸，在此采用有机溶剂OMR502剥离液去胶，在OMR剥离清洗机中进行，具体步骤为：

1、在剥离液（OMR-83剥离液）中浸泡去除光刻胶；

2、再在H-1清洗剂中浸泡去除剥离液；

3、在异丙醇中浸泡去除H-1清洗剂；

4、冲纯水；

5、甩干。

 

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