湿法刻蚀工艺的流程包括哪些？

湿法刻蚀工艺

湿法刻蚀利用化学溶液溶解晶圆表面的材料，达到制作器件和电路的要求。湿法刻蚀化学反应的生成物是气体、液体或可溶于刻蚀剂的固体。

包括三个基本过程：刻蚀、冲洗和甩干（见下图）。

20世纪80年代以前，当图形尺寸大于3um时，湿法刻蚀广泛用于半导体生产的图形化过程。湿法刻蚀具有非常好的选择性和高刻蚀速率，这根据刻蚀剂的温度和厚度而定。

比如，氢氟酸（HF）刻蚀二氧化硅的速度很快，但如果单独使用却很难刻蚀硅。因此在使用氢氟酸刻蚀硅晶圆上的二氧化硅层时，硅衬底就能获得很高的选择性。

多，因为它不需要真空、射频和气体输送等系统。然而当图形尺寸缩小到3um以下时，由于湿法刻蚀为等向性刻蚀轮廓（见下图）,因此继续使用湿法刻蚀作为图形化刻蚀就变得非常困难，利用湿法刻蚀处理图形尺寸小于3um的密集图形是不可能的。

由于等离子体刻蚀具有非等向性刻蚀轮廓，80年代以后的图形化刻蚀中，等离子体刻蚀就逐渐取代了湿法刻蚀。湿法刻蚀因高选择性被用于剥除晶圆表面的整面全区薄膜。

半导体工艺师一直努力消除半导体制造中的所有湿法工艺，但当先进的IC制造普遍釆用化学机械研磨（CMP）和电化学沉积法时，消除所有的湿法工艺就变得很困难。

湿法刻蚀具有高选择性，IC生产中仍普遍采用这种技术剥除薄膜。可以利用薄膜的湿法刻蚀速率鉴定薄膜的质量。湿法刻蚀的另一个重要应用是剥除测试晶圆上的薄膜，这些测试晶圆作为工艺设备的鉴定也能重复使用。

氧化物湿法刻蚀

二氧化硅的湿法刻蚀通常使用HF。因为1：1的HF(H2O中49%的HF)在室温下刻蚀氧化物速度过快，所以很难用1：1的HF控制氧化物的刻蚀。一般用水或缓冲溶剂如氟化氨进一步稀释HF降低氧化物的刻蚀速率，以便控制刻蚀速率和均匀性。氧化物湿法刻蚀中所使用的溶液通常是6：1稀释的HF缓冲溶液，或10：1和100：1的比例稀释后的HF水溶液。

氧化物湿法刻蚀的化学反应为：

SiO2+6HF->H2SiF6+2H2O

H2SiF6可溶于水，所以HF溶液能刻蚀二氧化硅，这就是为什么HF不能放在玻璃容器内,而且HF在实验中不能用玻璃烧杯或玻璃试管盛放。

一些IC制造中仍使用HF氧化物湿法刻蚀和等离子体氧化物刻蚀“酒杯状”接触窗孔，以易于PVD铝的填充(见下图)。

最先进的半导体制造中，每天仍进行6：1的缓冲二氧化硅刻蚀(BOE)和100：1的HF刻蚀。如果监测CVD氧化层的质量，可以通过比较CVD二氧化硅的湿法刻蚀速率和热氧化法生成的二氧化硅湿法刻蚀速率，这就是所谓的湿法刻蚀速率比(WetEtchRateRatio,WERR)。热氧化之前，10：1的HF可用于预先剥除硅晶圆表面上的原生氧化层。

HF具有腐蚀性，和皮肤或眼睛接触时无法及时发现，经过24小时后，当HF开始侵入骨头时才会感觉到严重的刺痛。HF和骨头中的钙反应生成氟化钙，两者最后会中和。因此治疗HF伤害可以注入含钙的溶液来防止或减少骨质的损失。一般的安全常识是:把生产厂房内所有的透明液体都当HF处理，绝对不要认为任何液体都是水。如果感觉直接接触到了HF就应尽快彻底清洗、告知管理人员并寻求医疗协助。

审核编辑：刘清