二氧化硅薄膜蝕刻速率均勻性的比較

引言

半導(dǎo)體生產(chǎn)過程中，蝕刻工藝是非常重要的工藝。蝕刻工藝中使用的方法通常有batch式和枯葉式兩種。Batch式是用傳統(tǒng)的方法，在藥液bath中一次性加入數(shù)十張晶片進(jìn)行處理的方法。但是隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，開發(fā)出了一張?zhí)幚砭目萑~式。在常溫的藥液中，batch式的均勻度在3%以上，而每葉式的均勻度在1%以下，非常優(yōu)秀。另外，與batch式相比，枯葉式的超純用量少1/15左右，在Cu工藝等擔(dān)心金屬污染的工藝中處理晶片一張，從而防止反向污染?？萑~式是一次性展示晶片時(shí)噴射書藥液的方法。這時(shí)噴射噴嘴可以從偉珀中心向邊框方向來回轉(zhuǎn)動(dòng)，通過boom swing均勻地冷卻。

本方法將batch和batch結(jié)合起來，用沒有boom swing的方法評(píng)價(jià)了蝕刻工藝。在進(jìn)行蝕刻工藝時(shí)，以消除boom swing為基礎(chǔ)，用晶片上有板的結(jié)構(gòu)制作了枯葉式裝置，進(jìn)行了蝕刻評(píng)價(jià)。在沒有Boom Swing的枯葉式結(jié)構(gòu)中，將常溫的藥液從晶片中央噴射出來進(jìn)行了蝕刻評(píng)價(jià)，并進(jìn)行了評(píng)價(jià)，以了解使用高溫藥液時(shí)的結(jié)果果。使用高溫藥液時(shí)，出現(xiàn)了口感不均勻的問題。對(duì)此時(shí)發(fā)生的問題進(jìn)行了這一理論考察，并在理論計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)上，改進(jìn)了高溫藥液的噴射方法。

實(shí)驗(yàn)

利用枯葉式裝置，用晶片上有板的詞組制作了裝置，進(jìn)行了評(píng)價(jià)。圖1是有桌面制作的枯葉式裝置的外觀。晶片的旋轉(zhuǎn)最高可達(dá)2000RPM，使用晶片的大小為300 mm。

圖1 新型單一濕法蝕刻系統(tǒng)

評(píng)價(jià)中使用的晶片在Si上方使用了10000A增強(qiáng)Si6膜，Sit >膜的蝕刻所用的藥量為DIW和HF 49%混合成100:1的DHF(DHF)。上板和晶片的間隔為2毫米，藥液的流量為0.6L/min。這個(gè)流量取決于晶片的轉(zhuǎn)速。在100RPM以下的速度下，0.6 L/min的流量在上部板和晶片之間沉積藥液，適合沿邊界方向擴(kuò)散。藥液的溫度在常溫和高溫時(shí)進(jìn)行了蝕刻評(píng)價(jià)，蝕刻前后的膜厚測(cè)定為K-MAC ST-6000。

結(jié)果和討論

首先，在室溫下將DHF集中噴射60秒0.6L/min的藥液時(shí)，對(duì)刻蝕量的分布進(jìn)行了評(píng)價(jià)。、邊框部分的蝕刻量很大，這是Lins工藝中DIW從中間供給的原因，所以我認(rèn)為邊框部分的蝕刻時(shí)間變長(zhǎng)的原因。刻蝕最多的部分的值約為每分鐘45A，最少的部分的值約為每分鐘28A，平均刻蝕量約為每分鐘35A，刻蝕量的均勻度約為21%。

從中央噴射的結(jié)果與蝕刻結(jié)果不相容來看，平均蝕刻量約少10A，但均勻度從18%提高到4%，提高了14%。圖2(a)是從中昂噴射53℃藥液時(shí)的溫度分布模擬結(jié)果與實(shí)際蝕刻結(jié)果的比較。通過計(jì)算溫度和刻蝕量的關(guān)系，晶片中央的刻蝕量為22℃時(shí)，為28A，為53℃時(shí)，為99A，因此隨著31℃溫度的上升，71A刻蝕量增加了。假設(shè)全度和刻蝕量的關(guān)系是線性的，那么根據(jù)1℃的OLALAGE，可以看到2.3A的刻蝕量增加了。如果將該值代入模擬的溫度分布，則假想的食角量的分布將按圖2(a)計(jì)算。從圖7(a)來看，計(jì)算出的值和實(shí)際刻蝕量的分布呈現(xiàn)出相似的方面。圖2(b)也是用同樣的方法計(jì)算，與模擬結(jié)果進(jìn)行比較的結(jié)果。

圖2 溫度分布模擬與二氧化硅薄膜刻蝕結(jié)果的比較

總結(jié)

本研究是考察在枯葉式方法中，沒有boom swing的肝硬結(jié)構(gòu)是否可以蝕刻。以無Boom swing的枯葉式方法，了解了進(jìn)行蝕刻工藝時(shí)的蝕刻量和蝕刻量的分布情況。另外，不僅了解了一種常溫的藥液，還了解了使用高溫藥液時(shí)的食死量和食死量的分布情況。高溫下的結(jié)果無法比較，因?yàn)闆]有在傳統(tǒng)的batch式和boom swing式的單張式上進(jìn)行評(píng)價(jià)的結(jié)果。

本方法觀察到，在蝕刻SiO2膜時(shí)，藥液的溫度作為中約翰因素，為了用高溫藥液使食角量的分布均勻，采用了多孔噴射藥液的方法。SiO2膜的食角量分布與模擬結(jié)果中藥液的溫度分布相似。從現(xiàn)有batch式的設(shè)備中進(jìn)行評(píng)價(jià)的結(jié)果與進(jìn)行boom swing的枯葉式相比是不充分的結(jié)果，但如果制作優(yōu)化藥液噴射孔的設(shè)備進(jìn)行蝕刻工藝，則認(rèn)為比前面的實(shí)驗(yàn)結(jié)果取得了更好的結(jié)果。評(píng)價(jià)結(jié)果表明，使用這種方法，在進(jìn)行濕式蝕刻方面會(huì)有多種優(yōu)點(diǎn)。

第一，不需要Boom swing，所以結(jié)構(gòu)變得簡(jiǎn)單了。第二，可以減少可能產(chǎn)生晶片污染的因素。第三，可以一次吃兩面。第四，如果只對(duì)基板的反面進(jìn)行蝕刻，晶片下面的板和晶片之間會(huì)隨著藥液的填充而冷卻，因此敵人可以有效地使用少量藥液。最后，我們認(rèn)為在解決今后的干燥問題上也有很多應(yīng)用。

審核編輯：湯梓紅