半导体工艺之从显影到最终检查(十二)

文摘   2024-11-14 22:12   北京  

等离子体蚀刻的一个不希望的效应是在蚀刻图案的侧面沉积侧壁聚合物串。在这个过程中所产生的聚合物来自光刻胶这一部分。在紧随这个过程后面的氧气等离子体光刻胶剥离步骤中,这些聚合物串成为金属氧化物,并且有一个比较麻烦的问题,这些金属氧化物很难去除。

光刻胶剥离

蚀刻后,遗留下来的图案成为晶圆顶层的永久部分。不再需要的光刻胶层(或剥离)从表面移除。在传统的方式上,通过湿法化学处理方法可以去除光刻胶层。尽管这个方法存在一定的问题,但是就目前而言,湿法化学在生产线的前端(FEOL)中是首选方法,因为表面和敏感的MOS栅极暴露并且容易受到等离子体剥离的损害。


在生产线的后端(BEOL)中则与之不同,如今越来越多地使用等离子体O2剥离,其中敏感的器件部分被介电和金属的表面层覆盖。


用于剥离的不同化学品取决于晶圆表面(光刻胶下)、生产考虑、光刻胶的极性以及光刻胶的条件(如下面的图中所示)。晶圆在湿法蚀刻、干法蚀刻和离子注入后去除光刻胶。根据先前的过程,难度各不相同。高温硬烤、等离子体蚀刻残留物和侧壁聚合物以及离子注入结皮都为光刻胶去除过程带来了挑战。

湿法化学剥离非金属化表面 硫酸和氧化剂溶液 硫酸和过氧化氢(SPM)溶液是用于从非金属表面去除光刻胶的最常用湿剥离剂。


非金属表面是硅二氧化物、硅氮化物或多晶硅。该溶液剥离负性和正性光刻胶。这些是用于后面的章节中描述的预管清洁晶圆的相同化学溶液和过程。


硝酸有时用作硫酸浴中的添加剂氧化剂。典型的混合比例约为10:1。硝酸的缺点是它会使浴变成浅橙色,这可能会掩盖浴中碳的积累。所有这些溶液通过氧化机制溶解光刻胶。

湿法化学剥离金属化表面

从金属化表面剥离是一个更困难的任务,因为金属会受到攻击或氧化。用于剥离金属化表面的四种湿化学品是:1.有机剥离剂 2.溶剂剥离剂 3.溶剂-胺剥离剂 4.特殊剥离剂。

酚醛有机剥离剂

有机剥离剂含有磺酸(一种有机酸)和氯化烃溶剂的组合,如二苯基。该配方需要酚醛来创建可冲洗的溶液。在20世纪70年代,对这些配方中有毒成分的关注导致了非酚醛、非氯化烃。


光刻胶剥离剂的开发。去除光刻胶需要将溶液加热到90°C至120°C的范围。通常,该过程使用两个或三个加热的剥离浴。冲洗分为两个步骤,首先是溶剂,然后是水冲洗和干燥步骤。

溶剂-胺剥离剂

正性光刻胶的一个优点是它们很容易从晶圆表面移除。未经过硬烤的正性光刻胶层可以通过简单的丙酮浸泡从晶圆上移除。实际上,丙酮一直是传统的正性光刻胶剥离剂。不幸的是,丙酮代表火灾危险,不鼓励使用。

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