SiO2在氫氟酸中的刻蝕機(jī)理

摘要

研究了高頻和高頻/HCI溶液中的不同平衡點(diǎn)，并研究了SiQ的蝕刻反應(yīng)作為高頻溶液中不同物種的函數(shù)?；贖F二聚體的存在，建立了一種新的SiO~蝕刻機(jī)制模型，

SiQ在高頻溶液中的溶解是在集成電路制造的一個基本步驟。Mat和Looney~研究了二氧化硅在高頻溶液中的蝕刻速率作為濃度、溫度、氧化物生長過程和溶液攪拌的函數(shù)。

?介紹

稀釋度高頻解中的平衡點(diǎn)

?在稀高頻溶液中，高頻=H++F([3]HF+F-=；對于平衡常數(shù)(反應(yīng)r~和r2的1和K2，其值分別為6.8510 4 工具/l和3.963l/工具。~這些是25~處的平衡常數(shù)，并為零離子強(qiáng)度進(jìn)行校正。我們表明，稀高頻溶液中的離子強(qiáng)度非常低，因此可以使用這些值。此外，由于離子強(qiáng)度較低，計(jì)算可以用濃度而不是活性來進(jìn)行的。項(xiàng)研究表明，必須考慮(HF)2F-、(HF)3F-和(HF)4F的形成，以解釋觀察到的高頻溶液的酸性，而不是僅從反應(yīng)r~和r2的平衡中得到的酸性。同樣，F(xiàn)arrer和Rossotti6早期表明，(HF)2F-、(HF)3F-和(HF)4F-在高達(dá)1MHF的HF溶液中不存在。此外，對于推導(dǎo)SiQ的蝕刻機(jī)制，0~1M的區(qū)域是最敏感的。

?

?實(shí)驗(yàn)

侵蝕率的研究與建模

氧化物在1000~的干燥O2中生長蝕刻溶液在室溫下(19~在可控潔凈室環(huán)境中9對于每個濃度，應(yīng)用三次不同的蝕刻時間，在125毫米晶片上的49個點(diǎn)上測量蝕刻厚度，然后通過這些點(diǎn)的斜率和初始厚度獲得蝕刻率。在任何情況下，都沒有觀察到耗盡或擴(kuò)散限制的狀態(tài)，因?yàn)闇y量點(diǎn)從未偏離直線。這條線與49個點(diǎn)總是被測量的事實(shí)相結(jié)合，可以得到可靠的蝕刻率數(shù)據(jù)。在晶片上的空間變化始終為<為0.2nm，在HF/HC1溶液中<為0.15nm。為了研究蝕刻機(jī)理，最好繪制相對蝕刻速率，即蝕刻速率除以正式的氟化物濃度。這表示每摩爾氟化物的蝕刻率作為總氟化物濃度（或正式的高頻濃度）的函數(shù)。這是如圖所示。用于HF和HF/HC1溶液。從這些測量中，每個組件的蝕刻率可以通過擬合蝕刻率作為成分的函數(shù)來確定

結(jié)論

考慮了HF(HF)~二聚體的蝕刻，建立了一種新的蝕刻SiQ蝕刻模型。研究了高頻溶液的組成與總氟化濃度的函數(shù)和pH的函數(shù)。通過本研究，得出了不同的蝕刻機(jī)制，并確定了它們作為總氟化物濃度的相對重要性。已經(jīng)準(zhǔn)確地描述了高頻溶液與SiQ的蝕刻反應(yīng)，這在整個濃度范圍內(nèi)都是有效的。在高頻溶液中存在兩種主要的蝕刻物種。第一個是HF的二聚體，(HF)2，第二個是HF的雙氟化物離子，HF~。只有2或4F原子的出現(xiàn)才能啟動蝕刻9最后，我們發(fā)現(xiàn)低濃度的HF2-蝕刻會導(dǎo)致蝕刻速率的差異增加。