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溫度和濃度控制
基本上有兩種方法來控制浸浴中的氮化物蝕刻過程，這兩種方法都包括連續(xù)加熱和補水:
1.恒溫加熱溫度控制和H2O尖峰沸點調(diào)節(jié)。
這種方法是最常見的控制方式，它使用強大的加熱器，能夠?qū)⒔橘|(zhì)加熱到沸點及以上。加熱功率在該過程中不受控制(即。設(shè)定在固定的、大部分是最大的設(shè)定點)。通過改變H2O補充量，液體濃度被設(shè)定為在確定的工藝溫度下精確沸騰。因此，溫度極限由實際混合物的沸點控制。
這種方法為標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用程序提供了可接受的性能結(jié)果。從投資角度來看，它是最具成本效益的解決方案，可用于自動化和手動(即。簡單的過程控制)濕工作臺。缺點是在起泡液體中處理晶片，這影響晶片蝕刻的不均勻性，并且經(jīng)常導(dǎo)致晶片從盒子或保持器中取出，并且產(chǎn)生過量的工藝蒸汽，需要防止其在濕工作臺中再次冷凝并且有效通風(fēng)。此外，整個過程由單個參數(shù)控制，這不允許在加載效果和時間上微調(diào)變化的蝕刻性能。
2.具有可變功率加熱的獨立功率和濃度控制。
通過使用由溫度傳感器控制的具有可變功率的加熱系統(tǒng)，浴溶液可以被加熱到期望的處理器，同時H2O補充被設(shè)置為實現(xiàn)混合物的恒定濃度，以具有略高于工藝溫度的沸點。浴缸本身將保持平靜，基本上沒有泡沫。通過PID控制，加熱能夠補償過程變化，即。
由進入槽的冷晶片引起的溫度下降，并在整個工藝時間內(nèi)導(dǎo)致更可再現(xiàn)的蝕刻。此外，在熔池壽命期間的硅負(fù)載效應(yīng)可以根據(jù)水脈沖過程通過時間或批次進行補償。最后，通過流量優(yōu)化，可以將從儲罐底部(加熱器通常位于此處)到頂部(與環(huán)境溫度空氣的界面)的垂直溫差降至最低，這只有在平靜的液體中才有可能。缺點顯然是支持控制機制的努力和組件成本較高。
先進器件制造設(shè)備通常使用后一種方法來滿足產(chǎn)品要求需求，要求不高的產(chǎn)品也可以用第一種方法構(gòu)建出好的結(jié)果。
典型工藝和性能參數(shù)
用于選擇性氮化物蝕刻的熱磷酸浴在半導(dǎo)體中已經(jīng)非常標(biāo)準(zhǔn)化制造業(yè)。最重要的工藝參數(shù)如下:
?
初始濃度(交付的原磷酸): |
| 85重量% |
生產(chǎn)過程中的典型濃度(@ 165℃): |
|
| 87-9重量% |
過程溫度: |
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| 160-165℃ |
溫度公差(單一過程): |
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| ±5℃ |
耐溫性(理想浴) |
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| +- 2攝氏度 |
典型的H2O補給率(200毫米) |
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| 60-90毫升分鐘 |
浴缸再循環(huán)(200毫米): |
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| > 6 gpm |
浴壽命 |
|
| 24 -72小時 |
工藝時間(30納米Si3N4加上30 %的過蝕刻) |
|
| 10–15分鐘 |
?
在調(diào)味浴中，在控制良好的設(shè)備中進行的過程可以滿足以下性能:
160℃時Si3N4的蝕刻速率 40–44轉(zhuǎn)/分鐘
165℃時Si3N4的蝕刻速率 50–55安斯特/分鐘
晶片內(nèi)的不均勻性: 最大/最小5 %
晶片間的不均勻性: ???????????? 最大/最小3 %
批次間的不一致性 最大/最小5 %
氧化物選擇性 ??????????????>80:1
硅蝕刻 ????????????? < 0.1安斯特/分鐘
污染(包括沖洗/干燥) ?????? < 30個加法器(> 0.16米)
?
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