Жидкостное химическое травление — страница 8

  • Просмотров 14246
  • Скачиваний 779
  • Размер файла 173
    Кб

могут быть получены при использовании твердой и свободной от напряжений масок из Si3N4 (рис. 9). Косые кромки получают при использовании 30:1 (по весу) раствора NH4F в HF. Ухудшение адгезии резиста или, наоборот, его хорошее сцепление (Si3N4) с поверхностью SiO2 может привести к возникновению трех различных профилей травления. Химия травления SiO2 включает нуклеофильное воздействие фторидных групп на связи Si¾O. В буферном растворе HF (7 частей

40-процентной NH4F к одной части концентрированной HF) доминируют два типа частиц: Рис. 9. профили полученные при использовании жидкостного травителя 6:1 NH4/HF с различными масками: а-маска Si3N4; б-фоторезистная маска. В случае (в) травление в смеси 30:1 NH4F/HF проводилось через маску фоторезиста. HF ¾k1® H+ + F-, k1=10-3, (28) HF+F- ¾k2® HF-2, k2=10-1. (29) Основной частицей в буферном растворе HF является HF-2. Эта система чувствительна к перемешиванию и, скорее

всего, является диффузионно-контролируемой. На рис. 10 показана линейная зависимость скорости растворения от концентрации HF-2 и HF. Таким образом, скорость уменьшения толщины SiO2 равна d(SiO2)/dt=A(HF)+B(HF-2)+C, (30) где А, В и С - постоянные, при 250С равные 2, 5 и 9.7 соответственно. Рис. 10. Линейность скорости растворения SiO2 при 23оС. Неразбавленный раствор HF диссоциирует только до 10-3, и скорость травления в нем примерно в 4 раза меньше (0.925 мкм/мин).

Неразбавленный раствор HF является также хорошо проникающим веществом, и поэтому он легко диффундирует сквозь резистную пленку, создавая в ней каналы и случайные отслоения от подложки. Можно представить, что атака бифторидным ионом поверхности диоксида кремния включает промежуточное состояние Во взаимодействии HF с оксидом кремния участвуют, вероятно, поверхностные состоянии В конце концов фтор замещает кислород. Атомы

водорода присоединяются к атому кислорода на поверхности SiO2, а в координационную сферу SiF4 включаются два или более ионов фтора, так что в растворе образуется SiF62-. Окончательно реакция травления может быть представлена как 6HF + SiO2 ® H2SiF6 + 2H2O (31) Обнаружено, что при добавлении NH4F и H2F6 к буферному раствору HF скорость травления увеличивается благодаря образованию HF2-. При этом накапливание H2SiF6 конкурирует с процессом образования

осадка (NH4)2SiF6 : H2SiF6 + NH4F ® (NH4)2SiF6 + HF (32) Добавление более сильных нуклеофильных веществ (NH4Cl, -Br, -I) ведет к увеличению скорости (табл. 4), что свидетельствует о развитии процесса через нуклеофильное смещение. Таблица 4. Влияние галогена на скорость травления SiO2. Буферный ион Скорость травления (нм/сек) F- Cl- Br- I- 1.0 2.0 2.3 3.3 Травление кремния. Травление кремния включает стадию окисления Si + [O] ® SiO2 + 14ккал/моль (33) и последующее травление SiO2 : 6HF +