缓冲氧化物蚀刻(boe)是一种广泛应用于半导体行业的蚀刻解决方案,通过光刻胶掩模蚀刻氧化物层,我们使用计算的主要结果,通过atmelfab7现场的实验实现,来测试共注入boe的性能。
在我们的例子中,氢氧化铵将是保持最终溶液酸性的限制因素(少数),为了确保蚀刻步骤有过量的hf,必须制备混合物,使n2
图2显示了使用1800cc去离子水、100cc49wt%hf和0~200cc28wt%氢氧化铵的溶液中不同物种的计算分布。随着更多氢氧化铵的加入,更多的hf反应产生nh4f,f增加的分数降低,同时hf和二聚体(hf)2的分数降低,hf2的行为是最有趣的,众所周知,hf2-是一种蚀刻物种,不同的研究显示了蚀刻速率或氟化物种与ph(3,4,5)之间的最优值,我们的模拟表明,最优的[hf2-]对应于1:1的hf:氢氧化铵混合物,对应的boe比值接近3/1,稍后我们将看到这是一个临界值,在这种条件下,我们将通过实验观察到在没有蚀刻胶攻击的情况下最高的蚀刻速率。
利用八个方程组,可以确定每个物种的正确浓度,并与观察到的蚀刻速率相关联,从而揭示参与蚀刻机制的化学物种。通过一些模拟,观察了水对boe系统的影响。实验中随着水量的增加,hf2浓度的下降速度远远快于hf浓度,hf2-/hf比值随着稀释度的增加而增加,事实上,hf2复合物通过稀释法被分解成hf和f-。水的hf2解离影响的所有物种都受到影响,ph也从4.6变为3.6,由于hf2的分离,导致心衰的产生,ph随稀释度的增加而下降。
实验结果是使用法国鲁塞特atmelfab7的fsi汞mp表面调节系统获得的。这些测试是使用8英寸的晶圆进行的。经过9点测量后给出的均匀性。在我们的实验中,考虑了不同体积的28%的氢氧化铵与100cc的49%的hf的反应,由于氢氧化铵是反应的限制因素,氢氧化铵的体积是控制放热性的关键参数,并允许在蚀刻均匀性方面优化过程。
根据将在混合物中使用的氢氧化铵体积,有可能优化工艺条件,并考虑到共注射的放热性,图6为hf、氢氧化铵和去离子水共注入流所产生的boe蚀刻速率,有大量的蚀刻速率,允许工艺优化,如果需要,可以获得相对较低的蚀刻率(小于1a/s)或更高的值,待蚀刻的厚度将决定最佳混合物的选择,此外,还可以制备不同的共注入混合物,以获得相似的蚀刻速率(例如,2a/s),最终的选择将由蚀刻的均匀性性能决定。
图7显示了不同共注入boe在晶片上的不均匀性,晶片上的不均匀性降至0.7%,可达到良好的跨船不均匀性(约1%),载流子的槽24最差,但在优化的条件下,晶片上的不均匀性小于2%。可以观察到,nh4f的形成量越少,其均匀性就越好,我们将这一结果与nh4f使最终的解决方案更加粘稠,并在均匀性方面影响该过程的事实联系起来。最后,最重要的是避免氧化蚀刻过程中对光刻胶的损伤。在我们的模拟证实,当boex/1比值大于3(ph大于3)时,氧化物成功蚀刻,对光刻胶没有任何损伤,在同一张图中,即使是非常稀释(200倍)的高频溶液的ph仍低于3,这使得这些溶液对于临界蚀刻远不如boe方便。
总结
通过我们求解的八个方程系统,我们能够估计出共注入boe蚀刻过程中所涉及的蚀刻物种的浓度,混合比可以针对不同的应用程序进行优化,这些图显示了hf、氢氧化铵和水稀释对蚀刻系统中物种平衡的作用。
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