史密德刻蚀培训20111122
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整个反应是分两步进行的，即：第一步是硝酸将Si氧化成 SiO2，第二步是HF将SiO2溶解
刻蚀基本知识
湿法刻蚀的原理——硅的氧化
链的触发
硝酸将硅氧化成二氧化硅，生成二氧化氮或一氧化氮 Si+4HNO3=SiO2+4NO2+2H2O (慢反应) Si+2HNO3=SiO2+2NO+2H2O (慢反应) 链的扩展 二氧化氮、一氧化氮与水反应，生成亚硝酸，亚硝酸很快地将硅氧化成二氧 化硅 2NO2+H2O=HNO2+HNO3 (快反应) HNO3+2NO+H2O=3HNO2(快反应) Si+4HNO2=SiO2+4NO+2H2O (快反应)（第一步的主反应） 只要有少量的二氧化氮生成，就会和水反应变成亚硝酸，只要少量的一氧化 氮生成，就会和硝酸、水反应很快地生成亚硝酸，亚硝酸会很快的将硅氧化 ，生成一氧化氮，一氧化氮又与硝酸、水反应。造成硅的快速氧化，硝酸则 最终被还原成氮氧化物。 最终硅片背面（与刻蚀溶液接触）被氧化
刻蚀痕
刻蚀后 66.9 差值
说明：图为水膜刻蚀，刻蚀痕偏重
5.7
说明：加水膜后方阻漂移约为2个欧姆
不加水膜或水膜覆盖不完全，将导致刻蚀痕偏重，且方阻漂 移偏大，会导致B类片或成品电性能波动较大
水
痕
• 水痕主要是刻蚀粘片导致的下料后带水，镀膜后 带水处发白，成品被判为B1
漏
刻
刻蚀槽粘片 打磨后
• 粘片还会导致边缘可是不足，测试分档为P档，打磨后正 常。
刻蚀工段培训报告汇总
工艺管理部
刻蚀基本知识
1、刻蚀目的
去除硅片边缘（或边缘加背面）的PN结。
- - - - - - -
+ + + + + + +
导线 正极 负极
刻蚀基本知识
2、湿法刻蚀的原理 湿法刻蚀主要是通过化学反应来进行硅的刻蚀的，其 反应体系很复杂。以下是其中的几个反应方程式：
Si+2HNO3+6HF=H2SiF6+2HNO2+2H2O 3Si+4HNO3+18HF=3H2SiF6+4NO+8H2O 3Si+2HNO3+18HF=3H2SiF6+2NO+4H2O+3H2 5Si+6HNO3+30HF=5H2SiF6+2NO2+4NO+10H2O+3H2
硝酸（HNO3） 氧化硅片表面 氢氟酸（HF） 去除硅片表面氧化层和PSG 硫酸（H2SO4） 增加溶液酸度和溶液密度减少酸 的挥发 碱（NaOH) 清洗刻蚀槽残留的酸及多孔硅
ห้องสมุดไป่ตู้
参加反应的主要为氢氟酸和硝酸，两者的配入比 例是一定的，这样就能保证形成氧化层的速度和 消耗氧化层的速度基本一致。
风刀
在M6槽和M7槽之间有一个风刀， 风刀有一定的倾斜角度将硅片 表面的残留液吹干净，在硅片 进入M7槽前，硅片表面几乎是 干燥的。
M03、M05、M07:水洗槽
界面图
实体图
M08：风干槽
风刀
M09：下料台
界面图
实体图
异常分析——水膜
刻蚀前 61.2 56.2 62.3 6.1 56.6 63.1 6.5 54.1 59.7 5.6 57.2 63.8 6.6
实体图
wafer
排风管
刻蚀滚轮
刻蚀滚轮
刻蚀滚轮表面 NOX排风管 影响腐蚀深度的因素： 温度、溶液浓度、传送速度、液位高度。 刻蚀槽的液位高度通过泵P1的功率来控制。 不同规格的滚轮排布使硅片的边缘刻蚀充分，滚轮两头的高度决定了每一道的硅片 腐蚀深度不同。
M04:碱洗槽(KOH)
槽体侧排风（M02-08）
刻蚀基本知识
湿法刻蚀的原理——二氧化硅的溶解 二氧化硅生成以后，很快与氢氟酸反应 SiO2+4HF=SiF4+2H2O(四氟化硅是气体) SiF4+2HF=H2SiF6 总反应： SiO2+6HF=H2SiF6+2H2O 最终刻蚀掉的硅以氟硅酸的形式进入溶液。
刻蚀基本知识
3、刻蚀用到的几种化学物品：
用来调节排风的大小
溶液由供酸柜输送到dosing box 在Tank中混合后由泵抽 到碱洗槽中达到清洗的目的，清洗效果有液位高度和溶液 的电导率来控制。过程在室温下完成。
海绵滚轮
防止碱溶液沿着硅 片上方倒流到水槽 中。
赶走硅片表面的水
M06：酸洗槽（HF）
作用：去除硅片表面的磷硅玻璃层，通过循环流量来控 制清洗槽的液位高度；通过电导率来控制溶液浓度，清 洗效果可以通过观察硅片表面的脱水性判断。
Thanks for your attention！
M02:刻蚀槽（HNO3-HF体系）
etching bath
Dosing B1 Tank P1
Dosing B2
冷却装置
HF、HNO3由供酸柜输送到dosing box (B1、B2)再补到 Tank中将溶液混合由泵P1抽到etching bath 中，刻蚀 滚轮的一半侵没在溶液中，通过滚轮转动带的药液实现 刻蚀的目的。
Schmid设备及原理介绍
大 致 构 造
下 片
吹 干 风 刀 M08
水 喷 淋
去PSG槽 HF
水 喷 淋
碱洗槽 NaOH
水 喷 淋
刻蚀槽
上 片
M09
M07
M06
M05
M04
M03
M02
M01
M01：进料台
HF酸传感器
水膜管道
计数传感器
导向滚轮
水膜的作用：1、防止刻蚀槽的酸气腐蚀硅片表面，使刻蚀前后方阻保持一致。 2、防止因刻蚀溶液爬液形成的硅片边缘的刻蚀痕。 注: 1、水膜量要适中，水量太大硅片表面的水易流到刻蚀槽从而稀释刻蚀液；水 量太小硅片边缘易形成刻蚀痕。 2、生产投片时不宜太密，太密容易使计数器计数不准导致自动补酸不准，而且容 易粘片导致刻蚀不足和表面水痕。
刻蚀基本知识
湿法刻蚀的原理——硅的氧化
链的触发
硝酸将硅氧化成二氧化硅，生成二氧化氮或一氧化氮 Si+4HNO3=SiO2+4NO2+2H2O (慢反应) Si+2HNO3=SiO2+2NO+2H2O (慢反应) 链的扩展 二氧化氮、一氧化氮与水反应，生成亚硝酸，亚硝酸很快地将硅氧化成二氧 化硅 2NO2+H2O=HNO2+HNO3 (快反应) HNO3+2NO+H2O=3HNO2(快反应) Si+4HNO2=SiO2+4NO+2H2O (快反应)（第一步的主反应） 只要有少量的二氧化氮生成，就会和水反应变成亚硝酸，只要少量的一氧化 氮生成，就会和硝酸、水反应很快地生成亚硝酸，亚硝酸会很快的将硅氧化 ，生成一氧化氮，一氧化氮又与硝酸、水反应。造成硅的快速氧化，硝酸则 最终被还原成氮氧化物。 最终硅片背面（与刻蚀溶液接触）被氧化
刻蚀痕
刻蚀后 66.9 差值
说明：图为水膜刻蚀，刻蚀痕偏重
5.7
说明：加水膜后方阻漂移约为2个欧姆
不加水膜或水膜覆盖不完全，将导致刻蚀痕偏重，且方阻漂 移偏大，会导致B类片或成品电性能波动较大
水
痕
• 水痕主要是刻蚀粘片导致的下料后带水，镀膜后 带水处发白，成品被判为B1
漏
刻
刻蚀槽粘片 打磨后
• 粘片还会导致边缘可是不足，测试分档为P档，打磨后正 常。
刻蚀工段培训报告汇总
工艺管理部
刻蚀基本知识
1、刻蚀目的
去除硅片边缘（或边缘加背面）的PN结。
- - - - - - -
+ + + + + + +
导线 正极 负极
刻蚀基本知识
2、湿法刻蚀的原理 湿法刻蚀主要是通过化学反应来进行硅的刻蚀的，其 反应体系很复杂。以下是其中的几个反应方程式：
Si+2HNO3+6HF=H2SiF6+2HNO2+2H2O 3Si+4HNO3+18HF=3H2SiF6+4NO+8H2O 3Si+2HNO3+18HF=3H2SiF6+2NO+4H2O+3H2 5Si+6HNO3+30HF=5H2SiF6+2NO2+4NO+10H2O+3H2
硝酸（HNO3） 氧化硅片表面 氢氟酸（HF） 去除硅片表面氧化层和PSG 硫酸（H2SO4） 增加溶液酸度和溶液密度减少酸 的挥发 碱（NaOH) 清洗刻蚀槽残留的酸及多孔硅
ห้องสมุดไป่ตู้
参加反应的主要为氢氟酸和硝酸，两者的配入比 例是一定的，这样就能保证形成氧化层的速度和 消耗氧化层的速度基本一致。
风刀
在M6槽和M7槽之间有一个风刀， 风刀有一定的倾斜角度将硅片 表面的残留液吹干净，在硅片 进入M7槽前，硅片表面几乎是 干燥的。
M03、M05、M07:水洗槽
界面图
实体图
M08：风干槽
风刀
M09：下料台
界面图
实体图
异常分析——水膜
刻蚀前 61.2 56.2 62.3 6.1 56.6 63.1 6.5 54.1 59.7 5.6 57.2 63.8 6.6
实体图
wafer
排风管
刻蚀滚轮
刻蚀滚轮
刻蚀滚轮表面 NOX排风管 影响腐蚀深度的因素： 温度、溶液浓度、传送速度、液位高度。 刻蚀槽的液位高度通过泵P1的功率来控制。 不同规格的滚轮排布使硅片的边缘刻蚀充分，滚轮两头的高度决定了每一道的硅片 腐蚀深度不同。
M04:碱洗槽(KOH)
槽体侧排风（M02-08）
刻蚀基本知识
湿法刻蚀的原理——二氧化硅的溶解 二氧化硅生成以后，很快与氢氟酸反应 SiO2+4HF=SiF4+2H2O(四氟化硅是气体) SiF4+2HF=H2SiF6 总反应： SiO2+6HF=H2SiF6+2H2O 最终刻蚀掉的硅以氟硅酸的形式进入溶液。
刻蚀基本知识
3、刻蚀用到的几种化学物品：
用来调节排风的大小
溶液由供酸柜输送到dosing box 在Tank中混合后由泵抽 到碱洗槽中达到清洗的目的，清洗效果有液位高度和溶液 的电导率来控制。过程在室温下完成。
海绵滚轮
防止碱溶液沿着硅 片上方倒流到水槽 中。
赶走硅片表面的水
M06：酸洗槽（HF）
作用：去除硅片表面的磷硅玻璃层，通过循环流量来控 制清洗槽的液位高度；通过电导率来控制溶液浓度，清 洗效果可以通过观察硅片表面的脱水性判断。
Thanks for your attention！
M02:刻蚀槽（HNO3-HF体系）
etching bath
Dosing B1 Tank P1
Dosing B2
冷却装置
HF、HNO3由供酸柜输送到dosing box (B1、B2)再补到 Tank中将溶液混合由泵P1抽到etching bath 中，刻蚀 滚轮的一半侵没在溶液中，通过滚轮转动带的药液实现 刻蚀的目的。
Schmid设备及原理介绍
大 致 构 造
下 片
吹 干 风 刀 M08
水 喷 淋
去PSG槽 HF
水 喷 淋
碱洗槽 NaOH
水 喷 淋
刻蚀槽
上 片
M09
M07
M06
M05
M04
M03
M02
M01
M01：进料台
HF酸传感器
水膜管道
计数传感器
导向滚轮
水膜的作用：1、防止刻蚀槽的酸气腐蚀硅片表面，使刻蚀前后方阻保持一致。 2、防止因刻蚀溶液爬液形成的硅片边缘的刻蚀痕。 注: 1、水膜量要适中，水量太大硅片表面的水易流到刻蚀槽从而稀释刻蚀液；水 量太小硅片边缘易形成刻蚀痕。 2、生产投片时不宜太密，太密容易使计数器计数不准导致自动补酸不准，而且容 易粘片导致刻蚀不足和表面水痕。