硅在氫氧化鈉和四甲基氫氧化銨中的溫度依賴性蝕刻

引言

過去利用堿氫氧化物水溶液研究了硅的取向依賴蝕刻，這是制造硅中微結(jié)構(gòu)的一種非常有用的技術(shù)。以10M氫氧化鉀（KOH）為蝕刻劑，研究了單晶硅球和晶片的各向異性蝕刻過程，測量了沿多個矢量方向的蝕刻速率，用單晶球發(fā)現(xiàn)了最慢的蝕刻面。英思特利用這些數(shù)據(jù)，提出了一種預(yù)測不同方向表面的傾角的方法。

實驗與結(jié)論

將一些n型（100）和（110）硅片清洗、熱氧化，并將每隔5°有矩形開口的車輪圖案轉(zhuǎn)移到晶片上。然后，這些晶片在緩沖氧化物蝕刻法（BOE）中蝕刻12分鐘，之后在去離子水中沖洗，從而去除光刻抗蝕劑。

在開始?xì)溲趸c（NaOH）或羥化四甲銨（TMAH）的蝕刻過程之前，所有的晶圓都需在BOE中浸泡約10秒，以去除在開放槽中形成的任何天然氧化物。蝕刻法分別在50%NaOH水溶液和25%TMAH水溶液中進行。將燒杯放置在標(biāo)準(zhǔn)的實驗室熱板上，手動將溫度控制在所需溫度的1℃以內(nèi)，當(dāng)溫度穩(wěn)定時，就開始蝕刻。（江蘇英思特半導(dǎo)體科技有限公司）

帶正電荷的離子或基團（NaOH中的Na+，TMAH中的TMA+）被吸引到硅表面，因為它的電是來自電解質(zhì)產(chǎn)生的負(fù)電位。由于硅的懸掛鍵與硅相互作用，這種情況下帶正電荷的離子與被吸引的電子帶負(fù)電荷的表面硅原子形成偶極（如圖1圖2所示）。

圖1：鈉離子的位置顯示在硅平面原子的頂部

圖2：TMA+基團的位置顯示在硅平面上的硅原子的頂部

結(jié)論

在氫氧化鈉和TMAH中，英思特測量了（100）和（110）硅晶片的刻蝕速率和溫度的關(guān)系。{111}面的蝕刻率在氫氧化鈉中被評估為極低：在低于50-60°C的較低溫度下，我們觀察到在（100）晶片任意取向的任何槽中沒有在（110）方向的蝕刻。

在較高的溫度下，二氧化硅掩模蝕刻速率開始變得不可忽視。我們研究了氫氧化鉀蝕刻表面粗糙度的粗糙度以及掩模結(jié)的影響。英思特將槽及其斜坡的傾斜面的粗糙度解釋為由于總是存在掩蓋邊緣不規(guī)則和缺陷，導(dǎo)致{ 111)平面的形成，使蝕刻過程大大減慢。這與TMAH的情況形成了鮮明的對比，在TMAH中，{111}平面以更高的蝕刻速率蝕刻，因此觀察到槽的光滑傾斜表面。（江蘇英思特半導(dǎo)體科技有限公司）

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，KOH腐殖清洗機等設(shè)備的設(shè)計、生產(chǎn)和維護。

審核編輯黃宇