濕法刻蝕工藝

濕法刻蝕利用化學溶液溶解晶圓表面的材料，達到制作器件和電路的要求。濕法刻蝕化學反應的生成物是氣體、液體或可溶于刻蝕劑的固體。

包括三個基本過程：刻蝕、沖洗和甩干（見下圖）。

20世紀80年代以前，當圖形尺寸大于3um時，濕法刻蝕廣泛用于半導體生產的圖形化過程。濕法刻蝕具有非常好的選擇性和高刻蝕速率，這根據刻蝕劑的溫度和厚度而定。

比如，氫氟酸（HF）刻蝕二氧化硅的速度很快，但如果單獨使用卻很難刻蝕硅。因此在使用氫氟酸刻蝕硅晶圓上的二氧化硅層時，硅襯底就能獲得很高的選擇性。

多，因為它不需要真空、射頻和氣體輸送等系統。然而當圖形尺寸縮小到3um以下時，由于濕法刻蝕為等向性刻蝕輪廓（見下圖）,因此繼續使用濕法刻蝕作為圖形化刻蝕就變得非常困難，利用濕法刻蝕處理圖形尺寸小于3um的密集圖形是不可能的。

由于等離子體刻蝕具有非等向性刻蝕輪廓，80年代以后的圖形化刻蝕中，等離子體刻蝕就逐漸取代了濕法刻蝕。濕法刻蝕因高選擇性被用于剝除晶圓表面的整面全區薄膜。

半導體工藝師一直努力消除半導體制造中的所有濕法工藝，但當先進的IC制造普遍釆用化學機械研磨（CMP）和電化學沉積法時，消除所有的濕法工藝就變得很困難。

濕法刻蝕具有高選擇性，IC生產中仍普遍采用這種技術剝除薄膜。可以利用薄膜的濕法刻蝕速率鑒定薄膜的質量。濕法刻蝕的另一個重要應用是剝除測試晶圓上的薄膜，這些測試晶圓作為工藝設備的鑒定也能重復使用。

氧化物濕法刻蝕

二氧化硅的濕法刻蝕通常使用HF。因為1：1的HF(H2O中49%的HF)在室溫下刻蝕氧化物速度過快，所以很難用1：1的HF控制氧化物的刻蝕。一般用水或緩沖溶劑如氟化氨進一步稀釋HF降低氧化物的刻蝕速率，以便控制刻蝕速率和均勻性。氧化物濕法刻蝕中所使用的溶液通常是6：1稀釋的HF緩沖溶液，或10：1和100：1的比例稀釋后的HF水溶液。

氧化物濕法刻蝕的化學反應為：

SiO2+6HF->H2SiF6+2H2O

H2SiF6可溶于水，所以HF溶液能刻蝕二氧化硅，這就是為什么HF不能放在玻璃容器內,而且HF在實驗中不能用玻璃燒杯或玻璃試管盛放。

一些IC制造中仍使用HF氧化物濕法刻蝕和等離子體氧化物刻蝕“酒杯狀”接觸窗孔，以易于PVD鋁的填充(見下圖)。

最先進的半導體制造中，每天仍進行6：1的緩沖二氧化硅刻蝕(BOE)和100：1的HF刻蝕。如果監測CVD氧化層的質量，可以通過比較CVD二氧化硅的濕法刻蝕速率和熱氧化法生成的二氧化硅濕法刻蝕速率，這就是所謂的濕法刻蝕速率比(WetEtchRateRatio,WERR)。熱氧化之前，10：1的HF可用于預先剝除硅晶圓表面上的原生氧化層。

HF具有腐蝕性，和皮膚或眼睛接觸時無法及時發現，經過24小時后，當HF開始侵入骨頭時才會感覺到嚴重的刺痛。HF和骨頭中的鈣反應生成氟化鈣，兩者最后會中和。因此治療HF傷害可以注入含鈣的溶液來防止或減少骨質的損失。一般的安全常識是:把生產廠房內所有的透明液體都當HF處理，絕對不要認為任何液體都是水。如果感覺直接接觸到了HF就應盡快徹底清洗、告知管理人員并尋求醫療協助。

審核編輯：劉清