化学腐蚀

目前多采用等离子体刻蚀 （干法刻蚀）技术来刻蚀氮 化硅。 在半导体表面钝化、掩蔽 扩散、集成电路的隔离及某 些新器件的制造等方面开拓 了新的途径 。
4、金属铝膜的腐蚀
在硅平面管和集成电路生产中，普遍用铝膜作为电极引 线，因此必须对铝膜进行光刻，把不需要的铝层腐蚀掉， 只留下作为引线连接的铝条。腐蚀铝一般用85 %磷酸腐蚀 液，腐蚀温度为70- 80 ℃ 。其化学反应式如下： 2 Al + 6 H3PO4 = 2 Al(H2PO4)3+ 3 H2 ↑ 生成的酸式磷酸铝易溶于水，并有氢气泡不断冒出，铝 膜易被洁除干净。在浓磷酸中加入少量的酒精以清除氧气 泡，可使反应顺利进行。 金属铝膜还可用电化学方法进行腐蚀。
生成的络合物六氟硅酸 H2[SiF6]可溶于水。
在硅的常用腐蚀液中，除了含有氧化剂硝酸， 络合剂氢 氟酸外，还含有缓和剂冰醋酸或水及附加剂溴或碘。 例如CP4 腐蚀液(硝酸:氢氟酸:冰醋酸:溴=5:3:3:0.06)。
缓和剂的作用：是控制反应速度，使硅表面光亮。 附加剂的作用：加快反应速度。 常用的附加剂是氧化剂（如溴、碘等) 或还原剂（如碘化钾等） 或加金属盐类（如硝酸银、硝酸汞、硫酸铜等)。
例如，金属铝能很快被磷酸腐蚀，而硅却不能被磷酸 腐蚀，这是由铝和硅的本身性质所决定的。 除了材料本身性质以外，腐蚀剂的性质对腐蚀速度也 有很大的影响。对同一材料二氧化硅的腐蚀，单纯浓氢氟 酸的腐蚀速度远远大于氢氟酸－氟化铵缓冲腐蚀液。 一般来说，腐蚀液中氧化剂的氧化能力愈强，或试剂 溶解、或络合氧化物的能力愈强，其腐蚀速度也就愈快。 化学腐蚀速度除取决于被腐蚀材料和腐蚀剂的性质以 外，反应的浓度、温度以及催化剂对腐蚀速度也都有很大 的影响。
§8-2 影响化学腐蚀的因素
腐蚀速度指单位时间内材料被腐蚀的厚度，以微米/ 分或埃/分表示。在半导体生产中，化学腐蚀速度的快慢 有着重要的意义，它直接影响腐蚀质量和生产效率。 1. 材料和腐蚀剂的性质 化学腐蚀速度的快慢，首先取决于被腐蚀材料本身的 性质以及腐蚀剂的性质。这就是说化学反应速度有差别的 根本原因是由于反应物本身性质不同所决定的。
第8章 化学腐蚀
在半导体生产中，常要用到化学腐蚀，例如对半导体材 料硅、锗、砷化镓的腐蚀; 在光刻工艺中对二氧化硅、氮化 硅、蒸发金属铝膜的腐蚀；在制版工艺中对金属铬版和氧化 铁影色版等的腐蚀；以及其它材料的腐蚀等等。
பைடு நூலகம்
§8-1 化学腐蚀的原理
1. 硅的腐蚀 氧化剂（如硝酸） 硅的腐蚀液需包含 络合剂（如氢氟酸) 混合腐蚀液中，硝酸起硅的氧化剂作用，使硅氧化成二 氧化硅，氢氟酸破坏硅表面的二氧化硅。
2. 二氧化硅的腐蚀 在光刻工艺中，对窗口的二氧化硅进行腐蚀有两点基 本要求： ( 1 ) 腐蚀速度要适中且保持不变，便于控制； ( 2 ) 腐蚀液对光致抗蚀剂胶膜无腐蚀作用，只有这样才能保 证将没有光致抗蚀剂胶膜保护的氧化层腐蚀干净，而有光 致抗蚀剂保护的氧化层依然存在。
在生产中，腐蚀二氧化硅都采用氢氟酸－氟化铵的缓冲 腐蚀液，其组成为： 氢氟酸：氟化铵：纯水 ＝ 3 (毫升) : 6 (克) :l0 ( 毫升) 氢氟酸的作用是溶解二氧化硅层： SiO2 ＋ 6 HF ＝ H2 [SiF6] 十 2H2O 氢氟酸腐蚀二氧化硅的腐蚀速度太快，不便于控制，腐 蚀效果不好，氢氟酸中加入一定量的氟化铵晶体，以减缓 氢氟酸的腐蚀速度。
2）严格控制
3. 腐蚀温度
温度对腐蚀速度的影响是显著的。一般说来升高温度 腐蚀速度显著地加快，这是由于氧化作用和氧化物的溶解 度作用都是随着温度升高而增强。 总之，不论是半导体材料、金属、合金或光刻的腐蚀，为了 要达到预定的腐蚀效果，满足工艺上的要求，就要： 1）选择好腐蚀液 腐蚀液的浓度 腐蚀温度 腐蚀速度
2. 腐蚀液的浓度 大量实验表明，在一定的温度下，增加反应物的浓度(如腐 蚀液的浓度)，可增大反应速度。
但也要具体反应要作具体分析。由于一般腐蚀反应都包含 材料的氧化和氧化物溶解两个过程，因而腐蚀速度也要由氧 化和溶解两个过程的速度来确定。
有时在某个浓度时腐蚀速 度会出现极大值。 如用过氧化氢和氢氧化钠 混合液腐蚀锗的反应。
3、氮化硅的腐蚀
采用二氧化硅掩蔽磷酸腐蚀氮化硅方法。
热磷酸对氮化硅、二氧化硅和硅的腐蚀速度不同： 180℃的磷酸 对氮化硅的腐蚀速度为100 Å/分， 对二氧化硅的腐蚀速度为10 Å/分， 对硅的腐蚀速度为5 Å/分。 因此要刻蚀氮化硅，可在氮化硅层上淀积一层二氧化 硅，用普通的光刻方法在二氧化硅层上刻出窗口，然后再 以此二氧化硅层作光刻腐蚀掩膜，在180℃下用磷酸腐蚀 氮化硅。