alias: 湿法腐蚀

tag: 蚀刻

定义

通过腐蚀溶液与被腐蚀薄膜进行化学反应，除去没有被光刻胶保护的薄膜。
利用溶液与预刻蚀材料之间的化学反应，去除未被掩蔽膜材料掩蔽的部分而达到刻蚀目的。

湿法化学刻蚀在半导体工艺中有着广泛应用：磨片、抛光、清洗、腐蚀

优点：工艺简单、腐蚀的选择性较高、重复性好、生产效率高、设备简单、成本低

缺点：各向同性的腐蚀、存在侧向腐蚀、钻蚀严重、对图形的控制性较差

控制参数

腐蚀溶液的浓度
腐蚀的时间
反应温度
溶液的搅拌方式

步骤

反应物扩散到被刻蚀的材料表面；
反应物与被刻蚀薄膜反应；
反应后的产物从刻蚀表面扩散到溶液中，并随溶液被排出

Si的湿法腐蚀

湿法腐蚀硅时，一般采用强氧化剂对硅进行氧化，然后利用HF酸与SiO2反应去掉SiO2 ，从而达到对硅的腐蚀目的。

最常用的腐蚀溶液是硝酸与氢氟酸和水(或醋酸)的混合液。化学反应方程式为：

![[A=ET=湿法刻蚀 image 1.png]]

在腐蚀液中，水是做为稀释剂，但最好用醋酸，醋酸可以抑制硝酸分解，使硝酸的浓度维持在较高的水平

晶向对腐蚀速率的影响

对于金刚石或闪锌矿结构，(111)面的原子比(100)面排得更密，因而(111)面的腐蚀速度比(100)面的腐蚀速度小。经过腐蚀的Si膜结构如图：
![[A=ET=湿法刻蚀 image 2.png]]

(a)采用SiO2层做为掩模对(100)晶向的硅进行腐蚀，可以得到V形的沟槽结构。如果SiO2上的图形窗口足够大，或者腐蚀的时间比较短，可以形成U形的沟槽。

(b)如果被腐蚀的是(110)晶向的硅片，则会形成基本为直壁的沟槽，沟槽的侧壁为(111)面。

SiO2的湿法腐蚀

SiO2的湿法腐蚀可以使用氢氟酸(HF)做为腐蚀剂，其反应方程式为

![[A=ET=湿法刻蚀 image 3.png]]

在反应过程中，HF不断消耗，因此反应速率随时间的增加而降低。通常在腐蚀液中加入氟化氨作为缓冲剂，氟化氨分解产生HF，维持HF的恒定浓度。在集成电路工艺中，除了需要对热氧化和CVD等方式得到的SiO2进行腐蚀外，还需要对磷硅玻璃(PSG)和硼磷硅玻璃(BPSG)等进行腐蚀。因为组成成份不同，氢氟酸对这些SiO2的腐蚀速率也不一样，以热氧化方式生成的二氧化硅的腐蚀速率最慢。

Si3N4的湿法腐蚀

Si3N4可以使用==加热的磷酸(130～150℃)==来进行腐蚀。