湿法刻蚀通过液体中的化学反应去除暴露材料。选择比取决于刻蚀液、目标膜、相邻膜和表面状态,不能保证邻层完全不受影响。许多湿法反应会沿暴露侧壁钻入掩膜下方;但单晶硅在某些碱性溶液中存在重要例外:不同晶面溶解速率不同,因而形成与晶向有关的轮廓。单晶硅湿法刻蚀的晶向速率研究说明“湿法完全没有方向性”并不准确。与干法比较时,应分别看各向异性的来源和具体膜栈的选择比,而不是套用一条普遍规则 。
机制与适用边界
反应产物必须离开表面,去除才能持续。先氧化再溶解、直接攻击已有氧化物以及碱性溶硅,属于不同机制。优先去除某种膜的化学体系仍可能侵蚀掩膜、界面或另一种暴露材料。温度、浓度、膜密度、原始表面与输运均会改变结果;本文不指定混合液或工艺设定。
Process checkpoint · 工艺坐标
理解 Wet Deglaze Etch 的工艺作用
识别 STI 平坦化后的残留氧化物目标;相邻膜相容性是需要核查的条件,不是保证。
与「湿法刻蚀:选择比、侧蚀与晶向各向异性」相关的流程位置:40nm BSI CMOS Image Sensor · STI · Step 45
轮廓与选择比
对近似各向同性的反应,液体接触侧壁可能导致掩膜下钻蚀。单晶硅在某些碱性液体中,则由不同晶面的相对速率塑造凹槽。两种现象都不能单独证明某个晶圆膜栈具有可接受的选择比或轮廓。干法等离子体刻蚀也可以为材料选择比设计;离子辅助的方向性是另一项控制,见干法刻蚀概览。
湿法刻蚀在产线中的位置
已发布的 40nm 流程概览把湿法去除放在隔离模块周围。具名的 Wet Deglaze Etch 在平坦化后去除残留氧化物,SiN Strip 去除氮化物垫层。这两个名称标识不同的目标材料,既不构成可移用的配方,也不能证明其余材料完全不受影响。判断选择比前,须先看暴露的膜栈及每一步的作用。流程概览公开,学习路线通往这些具名步骤并沿用现有访问权限。
免费 40nm 流程的真实截面——正是本文学习路线指向的步骤。
参考来源
Silicon VLSI Technology - Full
James D. Plummer, Michael D. Deal, Peter B. Griffin
Silicon VLSI Technology · ISBN 978-0130850379