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硅性質(zhì)穩(wěn)定,常溫下不與強(qiáng)酸反應(yīng),因此腐蝕硅就需酸上加酸。濃硝酸加氫氟酸,發(fā)生氧化,硅氧化成二氧化硅,再被氫氟酸溶解去除。溶液中額外加一些醋酸(乙酸),可防止硝酸氧化分解。氫氟酸、硝酸、醋酸三酸混合(氫氟酸Hydrofluoric acid、硝酸Nitric acid、醋酸Aetic acid,簡(jiǎn)稱HNA)。
氫氟酸刻蝕速率是480um/min,溶解一張硅片需兩分鐘。三酸的配比不同作用不同,加大硝酸的比例,有助于表面充分氧化再被腐蝕,硅片表面更加光滑。而增大氫氟酸的比例,刻蝕速度更快,硅片表面就更加粗糙。
溫度和攪拌影響刻蝕的速率。常常也會(huì)運(yùn)用物理手段,比如增加超聲波裝置,產(chǎn)生機(jī)械波,來(lái)?yè)u晃刻蝕溶液,液體在不間斷的高頻振動(dòng)中持續(xù)壓縮和釋放,產(chǎn)生大量微小的空泡,這就是空穴現(xiàn)象(Cavitation)。生活中船舶螺旋槳也是利用空穴現(xiàn)象,槳葉在船下高速旋轉(zhuǎn)時(shí),生成大量泡泡,因?yàn)榕菖莸纳珊推屏寻殡S能量的釋放也會(huì)因泡泡攻擊而磨損。
在芯片制程中,控制好超聲波的振幅和頻率,可利用直徑合適的空泡在刻蝕中帶走硅片表面的雜質(zhì)。在用刻蝕液來(lái)清洗比較精密的芯片時(shí),可以把高頻超聲波換成振幅更小的兆頻(Megasonic)來(lái)減弱空穴的共振效應(yīng),避免損傷微小的器件結(jié)構(gòu)。這里的清洗能洗掉硅片表面雜質(zhì),顯現(xiàn)表面缺陷(defect) 。
若硅和光刻膠的選擇比是10 : 1,那么每刻掉10um深的硅,就會(huì)損失1um厚的光刻膠。選擇比越高,刻蝕就越省心,比如在后端的金屬刻蝕中,選擇比盡量高,只腐蝕金屬,而不會(huì)過渡刻蝕到下層。不會(huì)影響已經(jīng)做好的硅或氧化物結(jié)構(gòu)。
濕法刻蝕是沒有方向的,或者說朝各個(gè)方向均勻腐蝕。這叫做各向同性(Isotropic)。各向同性意味著只能挖坑甚至?xí)l(fā)生鉆蝕,若挖穿本該被光刻膠保護(hù)的區(qū)域,會(huì)導(dǎo)致器件短路或者開路。