[發明專利]單晶硅蝕刻方法及所獲得的半導體結構

無效

• 申請號: 201410209104.3
• 申請日: 2007-05-31
• 公開（公告）號: CN103956321A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 李宏奇;亞諾什·富克斯科;戴維·H·韋爾斯
• 申請（專利權）人: 美光科技公司
• 主分類號: H01L21/306
• 分類號: H01L21/306;B81B1/00;B81C1/00;C30B33/10
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 王允方

本申請是申請日為2007年5月31日，申請號為200780020525.X、發明名稱為“適用于在硅(SI)中產生方形切口的濕式蝕刻及所獲得的結構”的發明專利申請的分案申請。

技術領域

本發明大體來說涉及使用濕式蝕刻劑來底切單晶硅的方法。更具體地說，本發明涉及用于在單晶硅中產生方形底切的方法及所獲得的結構。

背景技術

當前技術發展水平：半導體組件的更高效能、更低成本、更加小型化及集成電路的更大封裝密度正成為計算機行業的當前目標。一種降低半導體組件總成本的方法是降低此組件的制造成本。降低制造成本可通過加快生產速度以及減少制作半導體組件的材料用量來實現。近年來，半導體行業已將其重點大力擴展到開發及生產光電組件，例如電荷耦合裝置(CCD)及最近的CMOS成像儀。如同其它半導體組件一樣，存在一種旨在以不斷降低的成本獲得更高效能參數及更大良率的持續努力。

微機電系統(″MEMS″)是另一種在諸多行業(包括電子行業)中受到廣泛關注的技術。MEMS使用微制作技術將超小型電組件及機械組件整合于同一襯底(例如，硅襯底)上以形成極小的設備。電組件可使用集成電路制作(″IC″)工藝來制作，而機械組件可使用與集成電路制作工藝相容的微機加工工藝來制作。在很多情況下，多種方法的此種組合使得使用常規制造工藝在芯片上制作完整超小型系統成為可能。然而，現有制作技術中仍存在諸多缺點，從而限制了可制作的MEMS組件及總成的類型及尺寸。

當前對(100)硅實施用于DRAM、微處理器等的常規IC處理。氫氧化鉀及TMAH可用于通過下述方式在(110)硅中產生垂直蝕刻：使用(110)襯底晶片或使襯底晶片的表面再結晶以具有(110)晶體定向。然而，所獲得的結構并非始終是合意的且可能將增加成本的額外處理步驟及程序引入至制作過程及產生低效能裝置。

各種常規化學品已用來蝕刻硅。例如，單晶硅及多晶硅二者通常在硝酸(HNO₃)與氫氟酸(HF)的混合物中進行濕式蝕刻。在使用此等蝕刻劑的情況下，蝕刻通常為各向同性。所述反應由HNO₃引發，從而在硅上形成二氧化硅層，而HF用于將氧化硅溶解掉。在某些情形中，使用水來稀釋蝕刻劑，其中乙酸(CH₃COOH)是一種優選緩沖劑。

在某些應用中，沿一個或多個晶面的硅蝕刻相對于其它晶面而言更快是有用的。例如，在硅的菱形晶格中，(111)平面通常比(100)平面更密實，且因此(111)定向表面的蝕刻速率預期低于具有(100)定向的那些表面。不同平面的鍵合定向還會造成蝕刻劑對暴露平面的選擇性。一種展示此等定向相依性蝕刻特性的蝕刻劑由KOH與異丙醇的混合物組成。例如，此種混合物沿(100)平面比沿(111)平面的蝕刻可快約一百(100)倍。

可使用氫氧化物蝕刻劑及TMAH在(100)硅中產生垂直底切。圖1及2顯示借助不同的蝕刻劑溶液以標準硅定向(圖1A及圖2A)及45°旋轉方向(圖1B及圖2B)二者實施的硅蝕刻。在標準定向中，掩模沿<110>方向對準。{111}平面界定自(100)表面平面傾斜的側壁。對于45°旋轉，掩模沿<100>方向對準。在圖1中，蝕刻劑是在26℃下施用的稀釋NH₄OH，而在圖2中，蝕刻劑是在26℃下施用的稀釋TMAH。盡管兩種蝕刻劑顯示不同的選擇性，但二者皆可底切硅10并產生斜切邊緣或切角12。斜切邊緣對于某些應用來說并非是合意的且可能會限制組件在集成電路上的間隔。

因此，合意的情形是在(100)硅中產生無斜切邊緣或切角的方形底切及/或可操縱底切的形狀。此外，合意的情形是使用濕蝕刻化學品在(100)硅中產生橫向承架。

發明內容

如本文中發明者所認識到，業內需要使用濕式蝕刻化學品來底切(100)硅。當初始圖案沿<100>方向定向時，可使用緩沖氟化物蝕刻溶液在(100)硅中產生方形拐角及橫向承架，而不會產生用氫氧化物蝕刻時產生的典型斜切。可使用本發明的濕式蝕刻化學品來制作先前認為過于昂貴、復雜及/或良率不佳的裝置。