[發(fā)明專利]一種硅基各向同性濕法刻蝕工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210446145.5
• 申請日: 2012-11-09
• 公開（公告）號: CN102931070A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐謙剛;杜林德;王永功;劉惠林;謝文元
• 申請（專利權(quán)）人: 天水天光半導體有限責任公司
• 主分類號: H01L21/306
• 分類號: H01L21/306;H01L21/027;G03F7/00
• 代理公司: 甘肅省知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)中心 62100
• 代理人: 鮮林

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導體硅材料表面微加工和制造技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種硅基各向同性濕法刻蝕工藝。

背景技術(shù)

當前硅基微機械加工技術(shù)可分為表面硅基微加工技術(shù)（Surface?Micromachining）與體硅基微加工技術(shù)（Bulk?Micromachining）兩個主流。硅基微機械加工技術(shù)與傳統(tǒng)機械加工不同的特點是對工序的設(shè)計總是先從整個系統(tǒng)開始來進行安排，采用自上而下的設(shè)計方法。由于硅表面微加工的運動機構(gòu)能做到的深（厚度）與寬度（橫向尺寸）之比很小，故被稱為二維加工。

一般的硅的濕法腐蝕過程是在腐蝕液中先使材料表面氧化，然后通過化學反應使一種或多種氧化物溶解，這實際上是電化學腐蝕過程。電化學腐蝕指金屬或半導體材料在電解質(zhì)水溶液中所受到的腐蝕過程。由于在同一種腐蝕液中混有各種試劑，所以上述兩個過程是同時進行的。對于各向同性化學腐蝕的影響因素主要有一下幾點：

1）試劑選擇

硅的濕法腐蝕過程一般是在腐蝕液中先使材料表面氧化，然后通過化學反應使一種或多種氧化物溶解，這實際上是電化學腐蝕過程。由于在同一種腐蝕液中混有各種試劑，所以上述兩個過程是同時進行的。用于各向同性化學腐蝕的試劑很多，包括各種鹽類（如CN基、NH₄基等）和酸，HF+HNO₃腐蝕系統(tǒng)能夠獲得高純試劑，但是腐蝕過程中需要加入緩沖劑。CrO₃存在金屬離子玷污，限制了其在電子器件制備中的使用。

2)緩沖劑的影響

???緩沖劑一般是弱酸或弱堿，如NH₄OH等。在強酸或強堿溶液中加入一定的緩沖劑就能起到調(diào)節(jié)酸度（H⁺濃度）和堿度（OH^-）的作用。在HNO₃溶液中H⁺濃度較高，因為HNO₃幾乎全部電離，但冰醋酸是弱酸電離度較小。它的電離反應式如下：

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在HNO₃+CH₃COOH溶液中，雖應有HNO₃使H⁺濃度較高，但是加入CH₃COOH后，H⁺與CHCOO^-離子作用生成CH₃COOH分子。因為CH₃COOH的電離度小，所以在HNO₃+CH₃COOH溶液中的H⁺濃度較低，這是受到緩沖劑調(diào)節(jié)的結(jié)果。

???3)腐蝕處理溫度和超聲或攪拌的影響

　　腐蝕處理溫度越高，腐蝕速率越快。但為了改善腐蝕表面質(zhì)量而希望腐蝕處理溫度低一些。超聲可以加快物質(zhì)的傳遞速度，使反應物及時輸運到固體表面而及時離開，有利于反應的進行。沒有攪拌時物質(zhì)依靠擴散傳遞，比較緩慢，對反應不利。在腐蝕過程中往往會在腐蝕面析出氣體，而妨礙反應進行，并使局部過熱。為此可以采用超聲處理，加快氣體析出，以改善腐蝕表面質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：在選擇合理配比的HF+HNO₃腐蝕系統(tǒng)中加入一定量醋酸和水作為緩沖劑穩(wěn)定腐蝕速率，將腐蝕液放置在冰水混合物中控制反應溫度，從而實現(xiàn)對硅的腐蝕，從而提供一種具有最佳腐蝕速率、深寬比和表面質(zhì)量的一種硅基各向同性濕法刻蝕工藝。

本發(fā)明解決技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案為：

一種硅基各向同性濕法刻蝕工藝，工藝步驟如下：?

a、犧牲層的形成：?

a.1、采用氧化爐在硅片表面生長一層SiO₂，形成第一層犧牲層，

工藝條件：

溫度：1120℃；??時間：?10′+85′+10′

SiO₂厚度：800±50nm;

?a.2、在生長有SiO₂層的硅片上涂一層負性光刻膠，從而形成第二層犧牲層，工藝條件：

涂膠臺轉(zhuǎn)速：2000轉(zhuǎn)/min，

光刻膠膠性：負性；

光刻膠厚度：20000±1000nm;

光刻膠粘度：450CP

b、圖形的形成：

采用光刻工藝在第二層犧牲層上形成所需圖形，