硅晶片的酸基蝕刻：傳質(zhì)和動(dòng)力學(xué)效應(yīng)

引言

拋光硅晶片是通過各種機(jī)械和化學(xué)工藝制備的。首先，硅單晶錠被切成圓盤（晶片），然后是一個(gè)稱為拍打的扁平過程，包括使用磨料清洗晶片。通過蝕刻消除了以往成形過程中引起的機(jī)械損傷，蝕刻之后是各種單元操作，如拋光和清洗之前，它已經(jīng)準(zhǔn)備好為設(shè)備制造。

硅晶片的化學(xué)蝕刻是通過將晶片浸入蝕刻劑中來完成的，蝕刻劑傳統(tǒng)上是硝酸1HF和氫氧化鉀稀釋劑或氫氧化鉀腐蝕性溶液的酸性混合物。本文講述了腐蝕性晶體蝕刻的各種研究，并重點(diǎn)關(guān)注了酸基蝕刻劑的輸運(yùn)和動(dòng)力學(xué)效應(yīng)。

實(shí)驗(yàn)與討論

實(shí)驗(yàn)在兩種不同的設(shè)置中進(jìn)行。大多數(shù)實(shí)驗(yàn)使用圖1a所示的裝置進(jìn)行。在高壓下與可選的氮?dú)庖黄鹱⑷胛g刻器。當(dāng)?shù)贿x擇性地引入時(shí)，它會(huì)在液體中保持良好的混合，并且部分以氣泡的形式存在。圖1b所示的另一個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置也被用于一些單晶片實(shí)驗(yàn)。在酸混合物浴中，可以以不同的轉(zhuǎn)速蝕刻單個(gè)晶片。

光滑拋光硅片的表面輪廓如圖2a所示。從圖中可以看出，在設(shè)備的分辨率范圍內(nèi)沒有檢測(cè)到表面不規(guī)則現(xiàn)象。拋光晶圓的LSP（圖2b）沒有顯示出表面不規(guī)則性。然后，這些拋光的晶片在HF1硝酸磷酸的混合物中以5rpm的速度蝕刻。

很明顯，表面的不規(guī)則性是由表面上形成的氣泡引起的。隨著晶片轉(zhuǎn)速的增加，表面剪切強(qiáng)度和混合強(qiáng)度均有所增加。然而，非常強(qiáng)烈的氣體噴射是不可取的，因?yàn)樗赡芡ㄟ^降低有效傳質(zhì)電阻導(dǎo)致動(dòng)力學(xué)影響條件，或通過過度的外部氣泡覆蓋導(dǎo)致蝕刻率下降。（江蘇英思特半導(dǎo)體科技有限公司）

結(jié)論

粗糙硅片是一個(gè)以平均粗糙度f為特征的峰谷場(chǎng)。在受傳質(zhì)影響的系統(tǒng)中，由于局部傳質(zhì)電阻的差異，峰處的蝕刻速率高于谷處的蝕刻速率。因此，在存在耐傳質(zhì)抗性的情況下，就會(huì)發(fā)生化學(xué)拋光。英思特利用所提出的現(xiàn)象學(xué)模型和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，解釋了拋光效率（實(shí)際拋光速率與最大可能拋光速率的比值）與有效傳質(zhì)阻力與運(yùn)動(dòng)阻力比值的關(guān)系。

蝕刻反應(yīng)的氣體產(chǎn)物形成了固有的氣泡，掩蓋了硅片表面的局部位置，這導(dǎo)致了表面的不規(guī)則性，這可以用氣泡掩蔽效應(yīng)來解釋。氣泡脫離表面的影響，以及氣泡和高頻通過傳質(zhì)膜的傳輸，這些都是一個(gè)有效的傳質(zhì)電阻。在沒有過度氣泡掩蔽效應(yīng)的情況下，拋光效率隨有效傳質(zhì)阻力與動(dòng)力學(xué)電阻之比而提高，達(dá)到最佳狀態(tài)，然后降低。

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)。