
湿法制程的核心是通过将晶圆浸入化学药液槽中配资首选门户网站,或向旋转的晶圆表面喷洒药液,通过化学反应来实现 清洗(Cleaning)、刻蚀(Etching) 和 去胶(Stripping) 等目的。
1、湿法清洗 (Wet Cleaning) 这是湿法制程最重要、最广泛的应用。晶圆在每两道工艺步骤之间(例如 before 光刻、after 刻蚀),都必须进行彻底的清洗,以去除污染物:
颗粒污染 (Particles):使用SC1标准清洗液(NH₄OH + H₂O₂ + H₂O)通过氧化和轻微刻蚀来剥离颗粒。
有机污染物 (Organics):使用SPM溶液(H₂SO₄ + H₂O₂,俗称“食人鱼洗液”)强效去除光阻残留和有机杂质。
金属污染 (Metallic Contaminants):使用SC2标准清洗液(HCl + H₂O₂ + H₂O)通过形成金属氯化物络合物来溶解并去除金属离子。
自然氧化层 (Native Oxide):使用稀氢氟酸(DHF, Dilute HF)溶液选择性刻蚀掉硅表面的薄氧化层,而不损伤硅本体。
展开剩余73%优点:可同时对晶圆正反面进行清洗,效率高,成本相对较低。
2、湿法刻蚀 (Wet Etching) 通过化学溶液选择性地去除特定薄膜层。
二氧化硅 (SiO₂) 刻蚀:使用氢氟酸(HF) 缓冲液(BHF)。HF与SiO₂反应生成可溶性的六氟硅酸。
硅 (Si) 刻蚀:使用硝酸(HNO₃)和氢氟酸(HF) 的混合液。HNO₃将硅氧化成二氧化硅,HF再溶解掉生成的二氧化硅。
氮化硅 (Si₃N₄) 刻蚀:使用热磷酸(H₃PO₄),在高温下选择性刻蚀氮化硅,而对氧化硅的刻蚀速率很慢。
金属刻蚀:例如用磷酸、硝酸、醋酸的混合液刻蚀铝(Al)线路。
特点:湿法刻蚀通常是各向同性(Isotropic) 的,即会在纵向和横向同时刻蚀,容易产生 undercut(钻蚀)现象,难以用于非常精细的图形(如先进节点的晶体管)。因此,在关键尺寸的图形刻蚀上,已被各向异性的干法刻蚀(等离子体刻蚀)所取代。
3、光阻去除 (Photoresist Stripping) 在完成离子注入或刻蚀后,需要将作为屏障的光阻层去除。
湿法去胶:使用硫酸(H₂SO₄)和过氧化氢(H₂O₂) 的混合液(SPM)或专用的有机溶剂来溶解和剥离光阻。虽然干法灰化(Ashing)更为常用,但湿法在处理某些金属层后(干法灰化可能氧化金属表面)或去除顽固光阻时仍有应用。
湿法制的优缺点
优点:
高选择性:能够找到对材料A刻蚀速率很快,但对材料B刻蚀速率极慢的化学配方,选择性远高于许多干法工艺。
高产能 (Throughput):可以一次处理一整批(25片)晶圆,效率高。
设备成本低:湿法槽(Wet Bench)的设备成本远低于先进的干法刻蚀或沉积设备。
操作简单:工艺相对简单,易于控制。
缺点:
各向同性刻蚀:导致图形保真度差,无法用于纳米级精细图形的刻蚀。这是其被干法刻蚀取代的主要原因。
化学品消耗与成本:使用大量高纯度化学品,消耗快,运行成本不低。
环境污染与安全:处理、储存和排放大量剧毒、强腐蚀性(如HF、H₂SO₄)和易燃的化学废液是一大挑战,需要高昂的环保和安全成本。
颗粒与污染风险:药液槽可能成为颗粒污染的来源,且晶圆在移动和干燥过程中容易产生水痕(Watermark)。
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