Wet Etch设备及工艺介绍[研究材料]

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专题-4：UnitProcess–Etch（蚀刻）（转）

编者注: Etch是PIE不得不好好学习的课程，玄机太多了。我曾经花太多时间研究这玩意，结果连皮毛都碰不上，每次跟人家讨论还是云里雾里~~~感谢Joph Chen，曾经的ETCH专家。

如果把黄光比作是拍照，那他就是完成了底片的功能，还需要蚀刻来帮忙把底片的图像转移到Wafer上。蚀刻通常分为Wet Etch(湿蚀刻)和Dry Etch (干蚀刻)，湿蚀刻主要各向同性蚀刻(Isotropic)，所以profile是横向等于纵向，但是througput比较快，选择比高，而且陈本低。

我们在8寸制程的湿蚀刻都是用来做strip，只有dual gate etch 或者Silicide前面的RPO的Dry Wet。这两个都是尺寸比较大，而且不能直接用plasma轰击Si。而干蚀刻主要用plasma离化反应气体(RIE: Reactived Ionized Etch)，与被蚀刻物质反应成气态副产物被抽走(反应副产物一定的是气体，所以Cu制程无法用蚀刻。)，主要用来吃小pattern的，因为他的各向异性(Anisotropic)优点，但是他的制程复杂，tune recipe factor非常困难，价格昂贵。需要澄清一点，干蚀刻的anisotropic的各项异性，不是指他吃的时候侧边就不会吃，是因为process会产生一种叫做polymer的物质，保护在侧壁使得侧边不会被吃掉。polymer的形成主要靠F-C比（氟-碳比)，来控制polymer多少来进一步控制profile （F-base的比例比C-base的比例多还是少？）

Wet Etch设备及工艺介绍

C/V
Pre Rinse
DET
Rinse
A/K
C/V
Indexer
Feeder (基板转换/传送单元)
Indexer (基板拣选/传送单元)
Conveyor (基板搬送单元)
Pre Rinse (基板预清洗)
Conveyor (基板搬送单元)
Air Knife (基板干燥)
27
DET (基板清洗剂清洗)
Out CV AK
Plate Flow
Plate Flow
Rinse
Rinse
Rinse
Βιβλιοθήκη Baidu
Anneal
Index
传送单元
剥离
水洗
Index
Cooling Buffer
Anneal
干燥
26
3. Wet Etch设备介绍-Initial Cleaner
Initial Cleaner结构
Feeder C/V
Wet Etch表征参数
4. 选择比同一Layer不同金属膜层间刻蚀速率差异，Profile控制关键。 Wet Etch不对此进行管控
5. CD Bias
CD Bias指Photo工艺后的线宽DICD与最终形成的Pattern线宽FICD的差值。 CD Bias是Wet Etch重点管控工艺参数

Wet Etch设备及工艺介绍

背面(Back)
OK
NG
轻微
NG
17
Wet Etch科业务介绍 Wet Etch工艺介绍 Wet Etch设备介绍
18
Wet Etch设备介绍
Wet Etcher Wet Stripper Initial Cleaner
19
3. Wet Etch设备介绍-Wet Etcher
Cu刻蚀液：主要成分为H2O2+Additive 其中双氧水为主反应剂，Cu + H2O2 + 2H+ Cu2+ + 2H2O Additive：螯合剂、抑制剂、抗腐蚀剂等
ITO刻蚀液：主要成分为HNO3+H2SO4+H2O+Additive In2O3+6HNO32In3++6(NO3)-+3H2O In2O3+6H2SO44In3++6(SO4)-+6H2O Additive为金属腐蚀抑制剂
Swelling by Solvent
Decomposing by Amine
Solvation by Solvent
Metal Substrate
剥离液构成 Amine Solvent
Glycol ether & Glycol Additive

GPM PV Inline Wet Bench设备介绍

3.Feature
ಃΒ
ж In-line Wet Bench
)
( 2008 / 09 ᖄԵ – ૾ ‫ ܅‬ధ ׂ ෷
‫ڀ‬ ಃ Β
΢ ж
Π ཥ
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ᘍΖ
1.ख़ ໆ ᇸ Ƕ 2.Wafer౽ ၩ ਔ ଛ ӝ Waferၮ ୏ ‫ ރ‬ᄊ ё ᐱ ҥ অ ҅ ౽ ၩ ‫ ݩ ރ‬Ƕ 3.ё ଛ ӝ WaferЁ κ ຾ Չ ፓ ᏾ ‫ ܈‬ቚ у ΢ ᓸ ፺ ኧ ໆ Ƕ 4.ଛ ӝ Π ᓸ ፺ Տ ࿼ ё ᐱ ҥ ፓ ᏾ Ƕ
10 0 pcs 58 57
3 4.22 4.09 4.18 4.12 4.06 4.13
10 0
10 0
50
50
pcs
pcs 36 35
4 4.27 4.11 4.20 4.10 4.04 4.14
pcs 14 13
5 4.22 4.08 4.10 4.04 3.99 4.09
2 1
Lane1 Lane2 Lane3 Lane4 Lane5 Mean Lane to 2.58% 3.67% 1.57% 3.16% 1.73% 1.91% 2.08% 2.66% 2.35% 2.83% Lane E/R 1.656 1.664 1.673 1.674 1.669 1.659 1.671 1.664 1.646 1.640

晶圆制造工艺-ETCH

晶圆制造工艺流程

1、表面清洗

2、初次氧化

3、CVD(Chemical Vapor deposition) 法沉积一层Si3N4 (Hot CVD 或LPCVD) 。

（1）常压CVD (Normal Pressure CVD)

（2）低压CVD (Low Pressure CVD)

（3）热CVD (Hot CVD)/(thermal CVD)

（4）电浆增强CVD (Plasma Enhanced CVD)

（5）MOCVD (Metal Organic CVD) & 分子磊晶成长(Molecular Beam Epitaxy)

（6）外延生长法(LPE)

4、涂敷光刻胶

（1）光刻胶的涂敷

（2）预烘(pre bake)

（3）曝光

（4）显影

（5）后烘(post bake)

（6）腐蚀(etching)

（7）光刻胶的去除

5、此处用干法氧化法将氮化硅去除

6 、离子布植将硼离子(B+3) 透过SiO2 膜注入衬底，形成P 型阱

7、去除光刻胶，放高温炉中进行退火处理

8、用热磷酸去除氮化硅层，掺杂磷(P+5) 离子，形成N 型阱

9、退火处理，然后用HF 去除SiO2 层

10、干法氧化法生成一层SiO2 层，然后LPCVD 沉积一层氮化硅

11、利用光刻技术和离子刻蚀技术，保留下栅隔离层上面的氮化硅层

12、湿法氧化，生长未有氮化硅保护的SiO2 层，形成PN 之间的隔离区

13、热磷酸去除氮化硅，然后用HF溶液去除栅隔离层位置的SiO2，并重新生成品质更好的SiO2薄膜,作为栅极氧化层。

14、LPCVD 沉积多晶硅层，然后涂敷光阻进行光刻，以及等离子蚀刻技术，栅极结构，并氧化生成SiO2 保护层。

WET工艺介绍[1]

WET工艺介绍[1]
DIW Tank
▪ DIW can be hot or cold - depends on previous and next tanks.
▪ Hot Chemical will be followed by Hot DIW/Cold DIW; this is to prevent thermal shock. For high viscosity chemical, HDIW rinse will improve solubility of the chemical, thus improve the diffusion of chemical to bulk of DIW, this improves the rinse efficiency.
WET工艺介绍
PPT文档演模板
2020/11/1
WET工艺介绍[1]
Purpose of Wet Cleaning Process
▪ Through to a series of processes to make the wafers free from particles, organic contaminations, metal contamination, surface microroughness and native oxide using some kinds of chemicals including DIW.

Wet_etching湿法腐蚀技术

• •
微机械加工技术
秦明
硅的ห้องสมุดไป่ตู้氨腐蚀
• 也是各向异性腐蚀 • 典型配方
– 100mL N2H4 – 100mL H2O – 2 um/min, 100C
• 联氨腐蚀很危险
– 威力很强的还原剂（火箭燃料） – 易燃液体 – 易自燃-N2H4+H2O2N2+H2O (爆炸)
微机械加工技术
秦明
电化学腐蚀效应-1
典型腐蚀坑
微机械加工技术
秦明
各向异性硅腐蚀液
●
碱性腐蚀液，例如KOH, NaOH等，腐蚀可以得到较平滑的表面。在腐蚀液中加如异丙醇可以增加(100)和(111)的腐蚀速率比。腐蚀Al, 有点腐蚀SiO2，基本不腐蚀nitride EDP腐蚀液：和KOH类似，但有毒。不腐蚀金属（在某些情况下包含Al）和SiO2 TMAH腐蚀液：和EDP类似但无毒，在某些情况下包含Al，不腐蚀SiO2
秦明
硅的HNA腐蚀-7
• 区 1：高HF浓度区，腐蚀曲线平行于硝酸浓度刻度，腐蚀受硝酸控制。留下少部分氧化物 • 区 2：高硝酸浓度区，腐蚀曲线平行于氢氟酸浓度刻度，腐蚀受氢氟酸控制。 • 区 3：腐蚀受水的影响不大，当HF:HNO3=1:1时，腐蚀速率下降很快
微机械加工技术
秦明
搀杂腐蚀自停止层-1

WET工艺介绍

• HF will etch BPSG >> Oxide >> Nit >> Si
H 2O : H 2O 2 : N H 4O H (5 0 :2 :1 ) 30oC
H 2O R in s e Room Tem p
10
▪ After cleaning HF on Si, the Si wafer has H2SiF6=> it is charged up with SiF6 2- ions => this has high affinity to attract defects, due to strong polarity.
WET Process Introduction
Purpose of Wet Cleaning Process
▪ Through to a series of processes to make the wafers free from particles, organic contaminations, metal contamination, surface microroughness and native oxide using some kinds of chemicals including DIW.
- SC1 based cleaning
5
Chemicals Involved

第5章Wet工艺讲解

第五章WET工序

5.1 WET工序的构成

TFT-LCD在Array段的制程通常会分为镀膜，曝光和蚀刻三道大的工序。而蚀刻工序根据工艺和设备的不同又可以分为干蚀刻和湿蚀刻，即Dry工序和WET工序。

作为蚀刻工序的一种实现方式，WET工序详细来讲可以包括清洗，湿蚀刻和脱膜。1.清洗：包括初清洗和成膜前清洗。初清洗即玻璃基板从PP box中拆包之后，进行的第一

道清洗，它的主要目的是为了清除玻璃基板表面本身携带的油污以及微尘颗粒。成膜前清洗即在每一道成膜之前进行的清洗，目的虽然也是为了去除油污以及颗粒，但是这些杂质更多是由于外界污染造成，而去除这些杂质是为了成膜的顺利进行，提高成膜的品质。

2.湿蚀刻：对于金属层和ITO导电层使用湿蚀刻进行蚀刻。湿蚀刻是使用相应的金属蚀刻

液和ITO蚀刻液对膜层进行腐蚀，可以去除掉不被光阻保护的部分，从而形成我们需要的线路结构。

3.脱膜：无论干蚀刻还是湿蚀刻结束之后，都必须将所成线路上覆盖的光阻去除。相应的

会使用脱膜液将光阻分离出来并去除，保证下一道成膜顺利进行。

5.2 WET 工序(清洗.脱膜,蚀(湿)刻)的工艺原理

5.2.1 清洗的工艺原理

在TFT-LCD的制程当中，清洗起到至关重要的作用。

清洗的主要目的就是去除玻璃基板表面的杂质和油污，使玻璃基板保持清洁，确保下一道制程的顺利和有效地进行。

在Array段，清洗可以分为初清洗(Initial Clean)和成膜前清洗(Pre-deposition Clean)。相应的设备也分为初清洗机(Initial Cleaner)和成膜前清洗机(Pre-deposition Cleaner)。

WETX蚀刻工艺简介

Rinse1 Chamber
大量清水清洗基板上所残留的Stripper liquid，以免造成有机溶液的残留，造成污染
Rinse2~6 CHAMBER
目的:去除中粒径Particle(约1~5μm)
Rinse7 CHAMBER 目的:CDA+DI WATER去除小粒径Particle(约1μm↓)
酸液间接作用 (使用 CK )
CD Loss
CD (Critical Dimension)的定义: 在pattern 中 ,具有关键性尺寸大小,在有些层别是光阻的线宽(line width), 有些则是光阻间的间隙(space),透过检测机台量测出的CD值,我们可以知道该层pattern是否与设计值的尺寸一样 CD Loss定义:就是Array 制程photot所定义的pattern线宽与蚀刻后和实际pattern线宽之间的差值
HKC
Normal
HKC
蚀刻不足
HKC HKC
Normal
过蚀刻
蚀刻制程后的检测
✓Macro Check：预巨观检查产品有无缺角、Mura……等缺陷。
水波纹 Mura
Nozzle Mura
THANKS！
26
附件1
DISK brush侧视图
Roller brush侧视图
附件2
Metal corrosion 成因:浸完Stripper后,再以水冲洗会产生碱性OH-, 这些OH- 再和金属层起反应, 造成Al层产生腐蚀问题(反应式如下)

WET工艺介绍.pptx

WET Process Introduction
Purpose of Wet Cleaning Process
▪ Through to a series of processes to make the wafers free from particles, organic contaminations, metal contamination, surface microroughness and native oxide using some kinds of chemicals including DIW.
H 2O : H F (100: 1)
23oC
H 2O R in s e
H 2O : H 2O 2 : N H 4O H (5 0 :2 :1 )
30oC
H 2O R in s e Room Tem p
H 2O : H 2O 2 : H C l (5 0 :1 :1 )
30oC
H 2O R in s e Room Tem p
D ryer
9
Oxide Etch HF
▪ H2O:HF 100:1 (50: 1, 49%) ▪ Function : Remove Oxide(SiO2) ▪ Mechanism: Reacts with Oxide and
form a solvable byproduct.

晶圆制造工艺-ETCH

晶圆制造工艺流程

1、表面清洗

2、初次氧化

3、CVD(Chemical Vapor deposition) 法沉积一层Si3N4 (Hot CVD 或LPCVD) 。

（1）常压CVD (Normal Pressure CVD)

（2）低压CVD (Low Pressure CVD)

（3）热CVD (Hot CVD)/(thermal CVD)

（4）电浆增强CVD (Plasma Enhanced CVD)

（5）MOCVD (Metal Organic CVD) & 分子磊晶成长(Molecular Beam Epitaxy)

（6）外延生长法(LPE)

4、涂敷光刻胶

（1）光刻胶的涂敷

（2）预烘(pre bake)

（3）曝光

（4）显影

（5）后烘(post bake)

（6）腐蚀(etching)

（7）光刻胶的去除

5、此处用干法氧化法将氮化硅去除

6 、离子布植将硼离子(B+3) 透过SiO2 膜注入衬底，形成P 型阱

7、去除光刻胶，放高温炉中进行退火处理

8、用热磷酸去除氮化硅层，掺杂磷(P+5) 离子，形成N 型阱

9、退火处理，然后用HF 去除SiO2 层

10、干法氧化法生成一层SiO2 层，然后LPCVD 沉积一层氮化硅

11、利用光刻技术和离子刻蚀技术，保留下栅隔离层上面的氮化硅层

12、湿法氧化，生长未有氮化硅保护的SiO2 层，形成PN 之间的隔离区

13、热磷酸去除氮化硅，然后用HF溶液去除栅隔离层位置的SiO2，并重新生成品质更好的SiO2薄膜,作为栅极氧化层。

14、LPCVD 沉积多晶硅层，然后涂敷光阻进行光刻，以及等离子蚀刻技术，栅极结构，并氧化生成SiO2 保护层。

ETCH名词解释

专业整理

气体停滞层

专业整理

溶液

湿蚀刻制程示意图

专业整理

R2 R4

专业整理

侧边轮廓线Profile 专业整理

组件侧面图专业整理

Chamber A

专业整理

Aspect Ration 1(A1)=W1/T T

Aspect Ration 2(A2)=W2/T

A1>A2

专业整理

专业整理Chamber A

Chamber C

专业整理

半导体WET

什么是半导体WET？

半导体WET是指半导体表面深湿化处理（Wet Etching）

的过程。半导体是一种能够控制电流流动的材料，而Wet Etching则是一种通过液体溶液中的化学反应来改变材料表面形貌的方法。在半导体加工中，WET被广泛应用于表面清洁、刻蚀和蚀刻等过程中。

半导体WET的原理与过程

半导体WET的原理基于溶液中的化学反应。在WET过程中，半导体材料被浸泡在特定的溶液中，根据溶液的组成以及处理时间、温度等参数的控制，可以实现对半导体表面的改变。

WET过程由以下步骤组成：

1.清洗：在进行WET前，需要将半导体表面的杂质

和有机物清洗掉，防止对后续处理过程的影响。

2.浸泡：清洗后的半导体样品被浸泡在所选的溶液中，

溶液中的化学成分会与半导体表面发生反应。

3.控制处理时间：处理时间的长短会影响WET的效

果，通常根据需求确定处理时间。

4.冲洗：WET过程结束后，需要将浸泡在溶液中的半

导体样品进行冲洗，以去除残留的溶液和反应产物。

半导体WET的应用领域

半导体WET作为一种表面处理方法，广泛应用于半导体制造工业中。以下是半导体WET的一些常见应用领域：

1.蚀刻：通过半导体WET可以实现对半导体材料的

局部蚀刻，用于制造微细结构和器件。

2.表面清洁：在半导体加工过程中，表面的杂质和有

机物会对器件性能产生负面影响。通过半导体WET可以有效清除表面的污染物，提高器件的可靠性和性能。

3.刻蚀平坦化：在一些特定的半导体工艺中，为了保

持表面的平坦度，需要进行刻蚀平坦化。半导体WET可以实现去除材料表面的凸起部分，得到更加平坦的表面。

蚀刻技术(Etching Technology)

第九章蝕刻技術(Etching Technology)

9-1 前言

蝕刻是將材料使用化學反應或物理撞擊作用而移除的技術。

蝕刻技術可以分為『濕蝕刻』(wet etching)及『乾蝕刻』(dry etching)兩類。在濕蝕刻中是使用化學溶液，經由化學反應以達到蝕刻的目的，而乾蝕刻通常是一種電漿蝕刻(plasma etching)，電漿蝕刻中的蝕刻的作用，可能是電漿中離子撞擊晶片表面的物理作用，或者可能是電漿中活性自由基(Radical)與晶片表面原子間的化學反應，甚至也可能是這兩者的複合作用。

在航空、機械、化學工業中，蝕刻技術廣泛地被使用於減輕重量(Weight Reduction)儀器鑲板，名牌及傳統加工法難以加工之薄形工件等之加工。在半導體製程上，蝕刻更是不可或缺的技術。

9-2 濕蝕刻(Wet etching)

濕蝕刻是將晶片浸沒於適當的化學溶液中，或將化學溶淬噴灑至晶片上，經由溶液與被蝕刻物間的化學反應，來移除薄膜表面的原子，以達到蝕刻的目的。濕蝕刻三步驟為擴散→反應→擴散出如圖（一）所示

圖（一）以濕式法進行薄膜蝕刻時，蝕刻溶液（即反應物）與薄膜所進行的反應機制。

濕蝕刻進行時，溶液中的反應物首先經由擴散通過停滯的邊界層(boundary layer)，方能到達晶片的表面，並且發生化學反應與產生各種生成物。蝕刻的化學反應的生成物為液相或氣相的生成物，這些生成物再藉由擴散通過邊界層，而溶入主溶液中。

就濕蝕刻作用而言，對一種特定被蝕刻材料，通常可以找到一種可快速有效蝕刻，而且不致蝕刻其它材料的『蝕刻劑』(etchant)，因此，通常濕蝕刻對不同材料會具有相當高的『選擇性』(selectivity)。然而，除了結晶方向可能影響蝕刻速率外，由於化學反應並不會對特定方向有任何的偏好，因此濕蝕刻本質上乃是一種『等向性蝕刻』(isotropic etching)。等向性蝕

wet 半导体工艺

Wet半导体工艺是半导体制造过程中的重要环节之一。在半导体工艺中，wet半导体工艺主要用于清洗、去除杂质和形成特定的薄膜。本文将介绍wet半导体工艺的基本原理、应用和发展趋势。

一、wet半导体工艺的基本原理

wet半导体工艺是利用液体（通常是化学溶液）对半导体材料进行处理的工艺。其基本原理是通过液体中的化学物质与半导体表面发生反应，改变表面性质或溶解掉不需要的物质。常见的wet半导体工艺包括清洗、蚀刻和沉积等。

清洗是wet半导体工艺中最基本的一步。在半导体制造过程中，各种杂质会附着在半导体表面，影响器件性能。通过将半导体芯片浸泡在适当的化学溶液中，可以去除这些杂质，提高器件的可靠性和性能。

蚀刻是wet半导体工艺中的另一个重要步骤。蚀刻是指利用化学溶液对半导体表面进行局部溶解，从而形成特定的结构或减少器件尺寸。蚀刻可以通过控制溶液中的化学物质和蚀刻时间来实现。常见的蚀刻方法包括湿法蚀刻和干法蚀刻。湿法蚀刻是利用液体溶液进行蚀刻，而干法蚀刻则是利用气体或等离子体进行蚀刻。

沉积是wet半导体工艺中的另一个重要步骤。沉积是指将特定材料沉积在半导体表面，形成薄膜或填充孔隙。常见的沉积方法包括化

学气相沉积（CVD）和物理气相沉积（PVD）。化学气相沉积是通过化学反应将气体中的化学物质沉积在半导体表面，而物理气相沉积则是通过物理过程将固体材料蒸发或溅射到半导体表面。

二、wet半导体工艺的应用

wet半导体工艺广泛应用于半导体制造的各个环节。在芯片制造过程中，wet半导体工艺用于清洗半导体表面，去除杂质，确保芯片质量。在器件制造过程中，wet半导体工艺用于蚀刻半导体表面，形成特定的结构。此外，wet半导体工艺还用于沉积薄膜，保护半导体表面或改变器件性能。