华林科纳共注入BOE的化学实验报告

缓冲氧化物蚀刻(BOE)是一种广泛应用于半导体行业的蚀刻解决方案，通过光刻胶掩模蚀刻氧化物层，我们使用计算的主要结果，通过ATMELFab7现场的实验实现，来测试共注入BOE的性能。

在我们的例子中，氢氧化铵将是保持最终溶液酸性的限制因素（少数），为了确保蚀刻步骤有过量的HF，必须制备混合物，使n2

图2显示了使用1800cc去离子水、100cc49wt%HF和0~200cc28wt%氢氧化铵的溶液中不同物种的计算分布。随着更多氢氧化铵的加入，更多的HF反应产生NH4F,F增加的分数降低，同时HF和二聚体(HF)2的分数降低,hf2的行为是最有趣的,众所周知，HF2-是一种蚀刻物种,不同的研究显示了蚀刻速率或氟化物种与pH（3,4,5）之间的最优值,我们的模拟表明，最优的[HF2-]对应于1：1的HF：氢氧化铵混合物，对应的BOE比值接近3/1,稍后我们将看到这是一个临界值,在这种条件下，我们将通过实验观察到在没有蚀刻胶攻击的情况下最高的蚀刻速率。

利用八个方程组，可以确定每个物种的正确浓度，并与观察到的蚀刻速率相关联，从而揭示参与蚀刻机制的化学物种。通过一些模拟，观察了水对BOE系统的影响。实验中随着水量的增加，HF2浓度的下降速度远远快于HF浓度，HF2-/HF比值随着稀释度的增加而增加，事实上，hf2复合物通过稀释法被分解成HF和F-。水的hf2解离影响的所有物种都受到影响，pH也从4.6变为3.6，由于hf2的分离，导致心衰的产生，pH随稀释度的增加而下降。

实验结果是使用法国鲁塞特ATMELFab7的FSI汞MP表面调节系统获得的。这些测试是使用8英寸的晶圆进行的。经过9点测量后给出的均匀性。在我们的实验中，考虑了不同体积的28%的氢氧化铵与100cc的49%的HF的反应，由于氢氧化铵是反应的限制因素，氢氧化铵的体积是控制放热性的关键参数，并允许在蚀刻均匀性方面优化过程。

根据将在混合物中使用的氢氧化铵体积，有可能优化工艺条件，并考虑到共注射的放热性，图6为HF、氢氧化铵和去离子水共注入流所产生的BOE蚀刻速率，有大量的蚀刻速率，允许工艺优化，如果需要，可以获得相对较低的蚀刻率（小于1A/s）或更高的值，待蚀刻的厚度将决定最佳混合物的选择，此外，还可以制备不同的共注入混合物，以获得相似的蚀刻速率（例如，2A/s），最终的选择将由蚀刻的均匀性性能决定。

图7显示了不同共注入BOE在晶片上的不均匀性，晶片上的不均匀性降至0.7%，可达到良好的跨船不均匀性（约1%），载流子的槽24最差，但在优化的条件下，晶片上的不均匀性小于2%。可以观察到，NH4F的形成量越少，其均匀性就越好，我们将这一结果与NH4F使最终的解决方案更加粘稠，并在均匀性方面影响该过程的事实联系起来。最后，最重要的是避免氧化蚀刻过程中对光刻胶的损伤。在我们的模拟证实，当BOEX/1比值大于3(pH大于3)时，氧化物成功蚀刻，对光刻胶没有任何损伤，在同一张图中，即使是非常稀释（200倍）的高频溶液的pH仍低于3，这使得这些溶液对于临界蚀刻远不如BOE方便。

总结

通过我们求解的八个方程系统，我们能够估计出共注入BOE蚀刻过程中所涉及的蚀刻物种的浓度，混合比可以针对不同的应用程序进行优化，这些图显示了HF、氢氧化铵和水稀释对蚀刻系统中物种平衡的作用。
 

审核编辑：鄢孟繁