工艺技术 MEMS 湿法腐蚀工艺和过程
低压力的反应气体,采用RF感应激励后进行反应,然后再将反应生成的气态物质抽出。非等离子干
法刻蚀,例如双氟化疝或氢氟酸的酸性蒸气腐蚀,拥有各向同性湿法腐蚀的诸多特性,该腐蚀通常在一
个有限的腔室内完成。
近乎所有IC,MEMS,MOEMS,MST和NEMS类的器件的产生都很可能与一些湿法腐蚀工艺有关。整个工艺流
程可被描述为一系列步骤或者序列,这些湿法腐蚀常用于选择性的去除淀积薄膜的一部分,剥去诸如硬
掩膜和光刻胶等特定的材料,为以后的加工清洗和准备衬底,去除牺牲层和部分衬底,以及形成三维结
构。一个湿法腐蚀工序需要考虑如下一些因素,包括有效的腐蚀剂,腐蚀选择性,腐蚀速率,各向同性
腐蚀,材料的兼容性,工艺的兼容性,花费,设备的可用性,操作人员的安全,技术支持和适当的废物
处理。
尽管器件设计者,工艺设计师,或者制造商在工艺允许的情况下可能偏向使用一个完整的干法处理
流程,但是许多标准的处理步骤例如光刻胶的显影和圆片清洗仍然湿法的。与干法刻蚀相比,湿法腐蚀
工序在成本,速度,性能发面更有优势。干法刻蚀的仿真还不可用,如常用的微结构的选择性钻蚀或与
晶向相关的腐蚀仿真等。相比湿法腐蚀,人们可能更倾向于选择干法工艺,在一个装备好的工艺线或者
如果湿法腐蚀效果不好的情况下尤其如此。不管怎样,对湿法加工来说,其优点是器件可以在相对低成
本,低劳务管理费用或者低的技术支持下开发和制造。考虑到干法刻蚀要求在一个昂贵的等离子区或者
RIE腐蚀系统里有长的腐蚀时间,湿法腐蚀变得特别有吸引力,需要同时处理整盒圆片(25片装圆片盒)
或更多的圆片时,湿法腐蚀在成本和时间上的效益更突出。
不管选择干法还是湿法加工工艺,总是强烈受到在特定的加工环境下设备的可用性及对开发者有用
的工艺限制。成功的设计者,开发者和制造商几乎总是使用或修改趁手的工艺。除非是必须开发新工艺,
安装新设备,或者取得新的工艺技能,一般总是避免额外的需求。理解什么时候要应用干法和湿法这两
个工艺并且在可能的情况下使用标准工艺是很重要的。表总结比较湿法和干法刻蚀之间的一般注意事
项。
表湿法和干法刻蚀之间一般比较
考虑 干法刻蚀 湿法腐蚀
1 存在腐蚀 高 高
2 腐蚀速率 适中,可变 高,可变
3 腐蚀均匀性 适中,可变 适中,可变
4 材料选择性 低,可变 谨慎选择下高
5 圆片产量 适中 高
6 掩膜选择性 适中,可变 谨慎选择下高
7 使用光刻胶掩膜 高 某些情况下不能用
8 光刻图形分辨率 高 适中
9 背面衬底暴露 低 高
10 腐蚀可靠性 高 适中;采用自动化可改
进
11 腐蚀重复性 高 适中;采用自动化可改
进
12 培训和维护 适中 低
13 操作者暴露于化学品 低 适中
14 单位工艺成本 适中 低
15 设备成本 高 低
16 设施成本 高 低
本章开始对湿法腐蚀的原理及工艺过程等进行了概述,然后一节讨论湿法腐蚀设施和工艺为本地和
远程用户服务的评价和开发应用。接下来的两节介绍在人工和实际部门中采用IC兼容材料和非标准材料
的湿法腐蚀工艺,IC兼容材料已经被集成电路制造商普遍接受,非标准材料可能需要单独或专用设备,
设施,后处理或其他特殊考虑。其他部分包括硅的各向异性腐蚀和腐蚀自停止,采用湿法腐蚀液的牺牲
层去除,多孔硅形成,及分层湿法腐蚀和缺陷测定湿法腐蚀。湿法腐蚀技术和工艺的进一步讨论中可以
在许多优秀的书籍和期刊[1-30]中找到。
湿法腐蚀原理和流程架构
在典型的工艺和制造流程中,半导体和MEMS加工的许多工艺都可归类为淀积,光刻和腐蚀三类工艺。
淀积工艺可能包括某些添加工艺如外延式生长,电子束蒸发,溅射,化学气相沉积(CVD),低压化学气
相沉积(LPCVD),有机金属化学气相沉积法(MOCVD),等离子增强化学气相沉积(PECVD)或者包括其
他工艺,如热氧化或离子注入。光刻工艺一般包括旋涂光刻胶和采用接触对准机,步进机,或使用规定
的光致抗蚀剂厚度和曝光时间的电子束光刻机系统的曝光。尤其在薄膜高度变化大的情况下,光刻胶厚
度和曝光时间可根据需要进行调节,以确保获得足够的特征线条。腐蚀步骤一般基于等离子体或反应离
子刻蚀。在干法刻蚀不可用或对一个特定的腐蚀工艺不恰当时,可以在流程中引入湿法腐蚀。通常是设
计或开发一个MEMS器件时选择一个特定的湿法或干法刻蚀工艺,尽管当设备升级或转移到另一加工平台
时这个选择可能被修改。
如图所示,对MEMS器件来说,已经有多种可用的或研制出来的工艺方法,如完全集成或完全定制
的工艺,半定制或标准的MEMS工艺,其他已成熟工艺的变种,多个工艺平台上的工艺单元模块等。完全
集成的MEMS流程可基于已建立的CMOS,BiCMOS工艺,或化合物半导体工艺。完全定制的流程一般是一个
专用的工艺,掩膜次数极少,主要用于原型,最初的生产,或高产量的器件。半定制流程包括面向特定
器件的MEMS工艺,该工艺可能位于集成电路工艺之前或之后,也可能是圆片级也可能是芯片级。标准MEMS
工艺包括可靠的单层和多层多晶工艺,金属工艺,SOI或LIGA工艺,以及多用户和多器件工艺。工艺变种
包括对已定型工艺相对轻微的调整,如起始材料的变化,薄膜厚度或腐蚀深度的微小变化,从一个标准
的流程中消除无关光刻步骤。对于那些愿意将圆片在多个制造平台之间传递的人来说,工艺单元模块可
能在一到多个具有专门加工能力的小工艺平台加工。这些平台在诸如薄膜沉积,外延生长或离子注入,
光刻和腐蚀,化学机械抛光,和后道工艺切割和包装等方面有专长。
如果需要,完全集成的和标准的MEMS工艺往往提供给用户选择任何腐蚀剂的决定权,因为这些加工
工艺在一个特定的平台中已建立并规范化了。用户可能不知道或不需要知道这些腐蚀工艺的详细信息。
一个完全集成的工艺范例是将集成电路工艺与认可的兼容MEMS工艺混合在一起。全定制的MEMS工艺选择
湿法和干法刻蚀工艺最自由,对于早期的器件开发,器件只需要几个光刻版,非常高产量的器件尤其如
此。半定制工艺允许MEMS工艺放在已经制造的有源器件(即CMOS)工艺之前,更多放在之后,给开发人
员选择湿法或干法刻蚀工艺的机会,以满足特定的薄膜刻蚀的要求。工艺变化可包括对腐蚀步骤进行修
改,以满足薄膜腐蚀的要求。工艺单元的用户在湿法工艺的选择和使用方面最有发言权。
图 针对MEMS器件的工艺方案,包括全集成工艺、对标准集成电路或MEMS工艺的修改、半定制和全定制工艺、标准(如
多器件和多用户)MEMS工艺及工艺单元。湿法腐蚀工艺可以由所选工艺方案决定,对适合标准和全集成工艺的器件尤其如
此。特殊的湿法腐蚀工艺可能需要选择工艺参数、半定制、全定制或工艺单元。
许多公司提供代工服务,代工范围包括从任何地方单步加工工艺、工艺模块到成熟的已建立流程。
一些较大的代工厂提供MEMS服务,如有变更,请参考文献[31]。例如,用户可能会提交一个CAD设计到外
包服务,该服务可以提供对各种材料的顶部进行多层电镀形成多层金属结构[32]。通过网上搜索,或与
行业专家和代工厂的代表交流可以找到一些提供工艺单元的代工厂。
图 湿法腐蚀选择和开发原则包括:确定有效性,显示出重复性和可靠性,如果可能采用已有工艺,确保工艺兼容和评
估成本
选择湿腐蚀工艺模块需要多方面的考虑,其中一些如图所示。对特定器件的一般工艺流程开发之
后,腐蚀工艺要进行评估看是否应该是湿法或干法刻蚀。 湿法腐蚀的第一选择原则是,基于腐蚀选择性,
腐蚀速率,侧壁上的工艺要求确定候选的腐蚀液或腐蚀工艺的有效性。选择性必须足够高以便在对掩膜
材料损伤最小的情况下能刻蚀所想要刻的材料,并且任何暴露出来的要刻蚀材料必须被刻干净。在可能
的情况下,腐蚀速率应选择在2-5分钟左右完成腐蚀:腐蚀时间要足够长以便将插入圆片和润湿的影响降
到最小,时间又要足够短,以保持工作流程恰当和降低工艺单元成本。专用腐蚀,如牺牲层腐蚀或衬底
的各向异性刻蚀,可能需要几个小时或更长时间。
选择湿法腐蚀时,侧壁可以是一个重要的考虑因素。湿法腐蚀和干法刻蚀相比,能显著钻蚀掩膜图
案。在湿法腐蚀中,精细线条,如相邻线和间隔等可能会完全消失。对暗场掩膜来说,钻蚀也会导致器
件特征尺寸变宽,影响设计规则,并在某些情况下限制了芯片尺寸。在某些情况下,一般用湿法腐蚀产
生的斜侧壁是有利的,它能允许后续薄膜沉积和图案有更好的台阶覆盖。
湿法腐蚀的第二个选择原则是,可证明重复性,可靠性,湿法腐蚀的鲁棒性。举例来说,一个挑剔
的腐蚀工艺要求操作者特别关注,甚至轻微的腐蚀变化就可以毁掉整个工艺。一个良好的湿法腐蚀工艺
必须有过腐蚀的能力,允许5-15%或以上的过腐蚀余量,同时对器件性能和产量的影响微乎其微。一个
理想的湿法腐蚀有自停止特性的过腐蚀能力,对其他暴露材料有近无限的选择性。腐蚀工艺的一个更有
利的优点是对操作者控制的腐蚀有一个可见的腐蚀终止点和能在线验证被腐蚀薄膜或底膜的薄膜厚度,
这确保了所选材料在目标区域内彻底被腐蚀掉。
湿法腐蚀通常对腐蚀温度,腐蚀液浓度,以前的使用量,腐蚀剂年龄,腐蚀剂的蒸发或在腐蚀液中
的稀释,腐蚀剂要腐蚀的晶圆数量、包括基板背面的暴露面积的百分比,特征尺寸,薄膜的成分,薄膜
形貌,退火历史,表面污染,表面残留物,孵化时间,搅拌,室内照明,对每一个可靠的腐蚀工艺控制
的认真态度等都敏感。
如果腐蚀太慢;对其他掩膜材料和衬底的选择性不足;缺乏均匀性;针对后续衬底加工存在污染问题;
产生不想要的化合物;残留物,或蚀点;引起裂缝,肿胀,脱皮,或掩膜层的过度钻蚀;或需要笨重的
存储,处理, 处置,安全和设施考虑,可以考虑取消用该腐蚀液。虽然湿法腐蚀可能提供比干法刻蚀更
高的对掩膜材料的选择性,但他们也可能对膜的组成和退火更敏感。
湿法腐蚀的第三个选择原则是尽可能地使用现有的工艺。加工中心一般都会有某些材料(如二氧化硅)
和金属(如铝)的湿法腐蚀能力,针对所要的薄膜厚度,可以根据需要适当修改工艺参数。对特定的工艺
如衬底的各向异性腐蚀可能有专用的腐蚀槽位。对某些特殊的腐蚀要求,如广泛使用的牺牲层腐蚀,聪
明的做法是修改现有工艺和设备,只需实现所需的腐蚀特性。那些已经开发出专用腐蚀液以制造某个器
件的人员知道要进行开发,特性检测和规范化专用腐蚀液需要花费大量的时间和精力。
湿法腐蚀的第四个选择原则是确保与器件加工及要开发器件的加工中心的其他方面的兼容性。通过
圆片传递路径或公共承片台和腐蚀槽的圆片操作可能产生的和其他器件,设备和工艺的交叉污染将对其
他器件产生不期望的损害。开发人员需要确保在一个特定的器件工艺流程中后续工艺是兼容的,要考虑
后续淀积工艺的台阶覆盖和光刻胶旋涂,易碎器件的操作,切片要求和封装需求。
在考虑到上述湿法腐蚀选择的原则之后如存在多个选项,下一步就是要考虑开发,制造和技术转让,
设备和设施的维护,与地面空间的高度,工艺控制,和供应相关的所有成本。使用现有的设施内的已有
工艺的成本一般最低,因为现有工艺腐蚀费用通常是最合理的,不需要花费额外的资本或开发努力。
那些已经开发或正在开发的半导体或MEMS器件的人认识到加工工序和器件设计之间需要广泛的互动。
如果腐蚀工序不能进行调整以达到预期的效果,针对整个工艺方案的的调整可能会有所帮助。另外,器
件设计可以经常进行调整,以容纳腐蚀或其他工艺过程的不当限制。
表面反应和反应物/副产品传输
腐蚀系统通常由腐蚀烧杯或大小足以垂直地容纳一个或多个圆片的水槽组成,在一个腐蚀周期中圆
片完全浸在腐蚀液中,如图所示。可包括加热器,热电偶和搅拌器。水槽往往有用于维持酸/碱中和
系统的排水管,一个专用的氢氟酸收集系统,或溶剂收集箱。 腐蚀液可用外部的化学品储存设施从腐蚀
瓶或永久安装的输送系统倒入水槽。对所用的腐蚀液而言腐蚀槽和液体分布系统是由惰性材料构成的,
如全氟烷基(PFA),阻燃聚丙烯(PP),高密度聚乙烯(HDPE),聚四氟乙烯(PTFE或Teflon[特氟龙]),
模压聚偏二氟乙烯(PVDF),或石英[27,33]等。不锈钢腐蚀槽偶尔也适用于溶剂,有时也适用于氢氧
化钾的腐蚀剂。 PFA腐蚀槽和支架可用于氢氧化钾腐蚀。为了安全和溢出控制,腐蚀槽可放置在另一个
水箱或水槽内。为了保护操作者,水箱及水槽通常要用安装在湿法工作台上的防溅出的架空废液收集装
置连接。
图 腐蚀槽(a)用于存放腐蚀液,经常有一个加热器,热电偶,搅拌器和用于排出腐蚀剂的阀门。一个单独的漂洗槽(b)
允许在晶圆旋转或吹干燥前用去离子水充分地冲洗晶圆。 一个专用的支架或放有包含碳纤维,聚丙烯,全氟烷基,聚四
氟乙烯或Teflon[特氟龙],聚偏氟乙烯,或石英的PEEK的暗盒(未画出),在腐蚀和冲洗过程中可用于晶圆传输。
湿法工作台上可能有定时器,灯和风扇开关,加热控制器,报警系统,和一个或多个专用的腐蚀清
洗池和漂洗槽。 漂洗槽也有类似的构造而且有丰富的去离子水喷雾或泡沫喷洒在晶圆上,稀释和去除晶
圆上的腐蚀液。 漂洗池在水箱底部可能会有下拉门用来在多个倾倒冲洗周期中迅速排出漂洗水。一些腐
蚀工序要求晶圆腐蚀和漂洗要在同一个池中(即稀释冲洗),然而晶圆从腐蚀池到冲洗池一般都是通过
手动或自动臂来运送的。晶圆支架或暗盒还必须对腐蚀剂没作用而且通常专用于特定的湿法工作台或腐
蚀工艺以避免交叉污染的可能性。
液体腐蚀工艺的通用模型如图所示。当在腐蚀液中的反应物与被腐蚀材料暴露在外的表面化学反
应时发生腐蚀,同时伴随着又重新溶解到腐蚀液中或以气体形式释放的副产品。腐蚀速率受在腐蚀液中
反应物的浓度,扩散到裸露表面的反应物的局部运输,腐蚀液和正在刻蚀的材料之间的分界面的反应速
率,表面上的反应产物的去除率及在刻蚀池内的反应产物的浓度等多方面影响。
在液固界面的反应更是出奇地复杂。腐蚀可能涉及一个复合的氧化还原反应,先产生正在被腐蚀的
材料的氧化物质,然后被腐蚀掉让新鲜的材料暴露,该过程连续进行实现腐蚀。 二次效应可能发生,有
时甚至占据主导地位,如从一个高深宽比特征的界面或从非润湿掩膜材料上产生的水蒸气壁垒。不需要
的副产品,如盐残余物或在刻蚀表面形成的其他固体构成物,能产生腐蚀壁垒,这些壁垒减缓甚至能停
止腐蚀。当气泡一直黏着在表面时,气体的局部演化能产生一个减缓腐蚀速率的微掩膜效应,从而导致
形成粗糙的表面和可能的小丘形状的构成物。当晶圆部分清洗,然后重新插进伴有不充分的搅拌的腐蚀
池中时,疏忽,局部腐蚀速率减少等可能会出现带有粘性或低溶解度的腐蚀剂。
为了达到增强腐蚀速率的目的,往往通过:增加反应物的浓度,在高温下进行腐蚀,使用搅拌器以
协助腐蚀流,改变腐蚀池来得到新的腐蚀液和排出累积的副产品,并尽量减少可能发生直接接触晶圆的
支架或接近另一个晶圆的腐蚀障碍物。一般模型的速率限制方法通常需要确定增强哪项最具影响。尽管
通过精心挑选的腐蚀剂和腐蚀剂浓度而得到适度的腐蚀速率,并在室温下腐蚀往往最方便和最安全,但
增加腐蚀液的温度通常会导致更快的腐蚀。
几乎所有的湿法腐蚀,包括各向异性腐蚀,当使用覆光刻胶或有图案特征的硬掩膜层时都存在某钟
程度的钻蚀。一个理想的刻蚀,最好实现方法是干法刻蚀而不是湿法腐蚀,可以把光刻图形特征转换成
具有较高的保真度和最小的特征失真的腐蚀层。湿法腐蚀由于其固有的腐蚀任何暴露的表面的特性,在
底部会以相似的速率腐蚀侧壁。各向同性腐蚀产生一个横向的钻蚀距离,大小和腐蚀深度相同,这将产
生一个如图所示的有着大约与左手边的侧向图的刻蚀深度相等的曲线。钻蚀可以通过设计补偿掩膜或
电子束直写工具上的相应功能的宽度调整的方式来得到补偿。钻蚀问题可以采用具有更垂直和最小横向
刻蚀速率的干法刻蚀来代替湿法以减小对精细线条特征的影响。用各向异性材料或各向异性腐蚀剂,侧
壁轮廓变得更加棱角分明。对于各向同性的情况下,当腐蚀剂腐蚀到底层的腐蚀停止层时,腐蚀剂会有
很少的局部消耗而且横向腐蚀变得更迅速,这往往能得到平整的侧壁。
图 通过掩膜层腐蚀到底层腐蚀停止层的液体传输机制示意图。 腐蚀剂中提供的反应物与暴露部分的被刻蚀层不均
匀地反应,导致该被刻蚀层产生一个或更多重新溶解在腐蚀液中或以气体形式释放的副产品。不足的反应物或副产品的过
度集中会不规则地减缓腐蚀,尤其是紧凑的几何结构更明显。对大多数薄膜和非晶材料,反应是各向同性的,从上表面看
显示出圆角,从侧面侧壁看的腐蚀剖面显示圆形腐蚀坑。当腐蚀到底部的腐蚀停止层,反应物消耗减小,横向腐蚀加快,
造成一个更加棱角分明,更平坦的侧壁。具有高内应力的掩膜层或在上表面具有偏离形貌的腐蚀层将使掩膜层和腐蚀层之
间的界面处腐蚀明显加快,这将有效地加快钻蚀。掩膜层的缺陷可能会导致不必要的局部腐蚀。图示为暗视场的掩膜层;
尽管腐蚀的材料的量通常更大,亮场掩膜层也会发生类似的影响和现象。
其他现象如高张应力掩膜层可能造成在图形开口附近的掩膜层有轻微的分离,这将导致在刻蚀过程
中掩膜层会有轻微的剥落。这种剥落会加速分界面处的钻蚀和产生如图中心附近的所示浅角度侧面形
貌。当长宽比(相对掩膜厚度的钻蚀距离)增加时,压应力掩膜也可能会通过机械屈曲产生抬升,这进
一步增加了腐蚀速率。
横向腐蚀速率可以通过修改腐蚀层的特征的方式加速,如降低薄膜的顶部或底部的密度,在顶表面
附近产生的高的缺陷密度,或局部注射高浓度的杂质。在腐蚀较深或在需要广泛的横向腐蚀的情况下,
腐蚀剂可能局部受约束和耗尽,从而减少局部的刻蚀速率。掩膜层的缺陷,如小颗粒,可使腐蚀剂沿颗
粒蔓延或通过一个开放的掩膜缺陷明显的移动来不明显地刻蚀底层材料,示意图如图右侧所示。
腐蚀剂的选择性和掩膜考虑
对湿法腐蚀工艺的选择和评估的一个主要考虑是腐蚀的选择性,选择性定义为要腐蚀材料的腐蚀速
率与掩膜或底层材料的腐蚀速率的比值。虽然可以证明选择比低至1或更小也可用于薄膜腐蚀,但100或
更高的腐蚀选择比是更可取的。尽管由于底层材料在过腐蚀阶段通常只暴露在溶液中很短的时间而很少
关注,在腐蚀过程中针对停止层或其他暴露层的腐蚀选择性也可能有其重要性。正如在图 的图示中
描绘的那样,更高的腐蚀选择性,通常允许更薄的掩膜层,更深的腐蚀,更薄的腐蚀停止层,以及更好
的过腐蚀能力。
腐蚀剂的选择也许要通过掩膜层来决定,反之亦然。掩膜层阻止腐蚀剂到达覆盖过的表面而且必须
在刻蚀的过程中保持住。厚的掩膜层可以增加可实现的刻蚀深度。掩膜层在刻蚀过程中也可能产生一定
程度的横向腐蚀。这种掩膜图形的变化可以通过掩护设计时对亮场或暗场掩膜图形自动添加或减去一个
合适的数额来补偿。随着时间的推移,湿法腐蚀剂可能会吸收到掩蔽层中,使其膨胀,开裂,或可能的
抬升,从而在意想不到的区域暴露刻蚀层。必须注意衬底背面的薄膜的状态,因为这部分以及衬底的边
沿一般都直接暴露在腐蚀剂中。通过将光刻胶涂在背面,在背面放置抗腐蚀保护层或使用在腐蚀过程中
能限制背面暴露的专用装置来提供额外的保护。
图 随着相比掩膜层或腐蚀停止层的腐蚀液的选择比增加,掩膜厚度可以更薄,可实现的刻蚀可更深,刻蚀停止层可
更薄,而且过腐蚀可更长
如图所示,在恰当的选择抗腐蚀掩膜层时需要考虑许多因素。主要考虑是现有的或标准的工艺对
器件来说是否适当。由于建立一个新的腐蚀工序需要考虑成本和时间,最好的办法通常是采用基于光刻
胶的标准腐蚀工艺,该工艺可能包括如下步骤:旋转,预烘,曝光,显影,后烘,腐蚀,冲洗,干燥和
去胶。基本的光刻胶工艺一般都是集成电路兼容的,具有很少的污染风险,提供更好的分辨率,相比于
那些可能使用初始光刻胶图案和腐蚀工艺形成硬掩膜功能的硬膜工艺来说,有更好的特征尺寸控制。光
刻胶掩蔽工艺,一旦在加工中心装备,将降低开发一个新的腐蚀剂的成本。一般光刻胶工艺提供更低的
工艺单元成本,包含较少的工艺步骤,整个工艺时间较短,在大多数情况下提供更好的台阶覆盖,而且
在晶圆上旋涂比在晶圆上淀积薄膜来作为硬掩膜层更快。
图 使用硬掩膜或光刻胶掩膜的考虑和结果表明:除了需要较高的抗腐蚀能力,更深的腐蚀,或衬底背面保护之外,
光刻胶掩膜是一般的选择
在需要的时候光刻胶工艺往往可以按MEMS器件的要求进行修改。例如,可以用更厚的光刻胶简单的
通过放缓旋转速度或选择不同的具有较高的粘度和固体含量的光刻胶的方式来改善台阶覆盖。有时通过
增大后烘时间或对负性光刻胶加强UV曝光等方法增强光刻胶掩膜的抗腐蚀特性。在小心的处理和对工艺
流程的考虑之后,光刻胶可能会在晶圆的背面旋涂来提供任何必要的掩蔽或背面保护。类似的,背面光
刻工艺一样可以通过对晶圆正面旋涂光刻胶来提供腐蚀保护和腐蚀期间正面的防划伤保护。
直接腐蚀和剥离技术
当一些难以腐蚀的材料,如贵金属或几种金属层需要光刻的时候可能需要剥离技术,此时直接腐蚀
是不合适的。 剥离技术是首先在衬底基板上形成一个光刻后的光刻胶层,然后在该图案层直接用诸如电
子束蒸发沉积阻挡层金属,而不是在已经沉积阻挡层金属的圆片上旋涂和光刻光刻胶,再直接腐蚀(见
图)。 用某些特定方法剥离光刻胶,例如在装有溶剂的超声波槽中,通过超声振动,所选材料与衬
底接触的地方保留,其余在光刻胶上的浮离或通过冲洗,刷,吹等或从衬底除去。由于在剥离前薄的沉
积材料在光刻胶侧壁存在,导致剥离过程中可能会出现边缘锯齿状。改进的的剥离技术使用一种相对较
薄的两层抗蚀剂系统,上层的光刻胶抗抗显影能力强些,下层抗抗显影能力弱些。 当光刻胶系统曝光
及显影,小的悬浮物出现在下层上方,这将使后续的溅射或电子束沉积薄膜变窄。请注意,对剥离工艺
来说,光刻胶图案是反转的(即用于直接腐蚀正确的亮场掩膜,在剥离工艺中需要暗场)或采用负性光
刻胶。 另外,在精心挑选薄膜叠层后也可实现增强的剥离技术。
图 对某些材料,剥离技术可以替代直接腐蚀,因为这些材料难以腐蚀或者腐蚀剂对其他暴露的材料没有足够的选择
性。传统的腐蚀,如(a)是直接腐蚀暴露的材料,留下未腐蚀的掩膜材料。一般剥离工艺是将需要被去除的材料放置在
形成组成图案的光刻胶顶部并且一起置于衬底上方,如图(b)所示,底下的光刻胶溶解后就不需要直接腐蚀材料了。在
光刻胶侧壁或剥离层上的沉积材料已证明难以清除干净,并可能导致不必要的细线和微粒。在(c)图中,增强的剥离工
艺有一个复合的光刻胶层,其中上方薄光刻胶比下层光刻胶对显影剂更抗蚀,这样,产生了一个悬浮边界以尽量减少侧壁
沉积和提高腐蚀的稳定性。
牺牲层去除
对于直接湿法腐蚀或干法刻蚀来讲,牺牲层腐蚀是一种特殊的挑战。牺牲层置于结构层下方,其特
征诸如锚区开孔,凹陷,侧壁剖面,薄膜厚度和通过薄膜一步步叠加构造结构层。选择性地去除牺牲层
一般通过使用液体腐蚀剂进行大范围的横向钻蚀,并留下部分或更多的独立的不需要依靠支撑物的部分
而完成。牺牲层腐蚀剂对结构层和其他裸露、需要长时间牺牲腐蚀的材料来讲必须具有极高的选择性。
缺乏合适的选择性腐蚀剂将限制可达到的钻蚀距离并且会限制用于结构层的材料选择。
成功的牺牲腐蚀工艺一般有高过腐蚀能力,使操作者确保能完整去除牺牲层,并使设计师能将短钻
蚀时间和长钻蚀时间结构应用在同一个器件上。牺牲层去除通常在相对短的向下刻蚀后开始大量的横向
钻蚀。横向腐蚀通常在平面内所有的方向各向同性。如 节所述,腐蚀剂会因反应物不足而报废或对
许多要腐蚀产品有害,同时也会减少本来的腐蚀速率。应该放置专门设计的几何图形以便使所有部分结
构在几乎相同的时间释放;然而,即使钻蚀时间有很大不同,一个强有力的腐蚀剂,牺牲层和结构层组
合要保证结构形成中的保真度。在腐蚀过程中,锚定的形状需要保持固定,牺牲层腐蚀剂不能使结构层
从基片分离。腐蚀完成后,很容易检查的测试结构或器件的功能可以验证腐蚀过程。
用于增强牺牲层腐蚀工艺的性能的方法已能得到加强。例如,对结构层腐蚀孔设计规则的仔细选择
和遵守允许使腐蚀液可以局部接触牺牲层,减少了彻底释放牺牲层所需的时间。可以选择合适的牺牲层
以增加腐蚀速率,如快速腐蚀双层结构,在热氧化层上重掺杂淀积的氧化层等。一般的湿法腐蚀特别是
牺牲层腐蚀需要考虑晶圆背面以便任何沉积的薄膜保持不变,不要在牺牲腐蚀过程中剥落。
衬底减薄荷去除
湿法腐蚀常用于减薄或选择性去除衬底材料(图),主要原因是湿法腐蚀可以大量腐蚀材料,液
体腐蚀溶液中浓度很高的反应物远比低压等离子刻蚀系统中的反应物多。均匀的衬底去除和减薄一般由
带有化学腐蚀液的物理研磨机制实现,即化学机械过程快速地去除圆片正面或背面的材料。掩膜图案,
如孔,通孔,沟槽,通道和各向异性腐蚀的薄膜等。圆片减薄或衬底腐蚀通常安排在工艺流程的最后,
因为圆片随着减薄越来越易碎,并且嵌入的成本越来越高。
图 湿法化学腐蚀能用于(a)减薄,(b)从背面选择性腐蚀,或(c)从正面选择性腐蚀。化学机械抛光或平整化
(CMP)将化学腐蚀和机械研磨结合在一起均匀地减薄背面或平整化正面。各向异性腐蚀的薄膜的掩膜图形,圆片通孔和
过孔,或顶部的槽或通道需要合适的腐蚀掩膜,可能是湿法腐蚀也可能是干法刻蚀。圆片变得越来越易碎,在后续的操作
或切割芯片时要特别小心。
工艺方案的影响
湿法腐蚀类型的选择对工艺方案有直接的影响。正如图所示,工艺流程一般总结成一系列的光刻
次序,每一个包含一个淀积步,一个光刻步,和一个腐蚀步骤。尽管淀积步清晰地由溅射、电子束蒸发、
化学气相淀积、或等离子淀积薄膜组成,但热氧化、离子注入或起始材料的获取也包含在此类中。采用
光刻版的光刻胶光刻或直写设备对大部分不管是干法还是湿法腐蚀工艺提供了合适的掩膜。尽管硬掩膜
也是用光刻胶光刻工艺制作的,但其可以根据需要获得更好的抗腐蚀能力。在认真审核所选的腐蚀工艺
的顺序和类型时,必须考虑到每一次光刻序列要确保在工艺的早期不要包含非标准材料;避免那些来自
腐蚀槽、承片夹或腐蚀液本身的污染;仅在关键的加工工艺完成后才使用受限制的通风柜或其他湿法腐
蚀装置;掩膜材料限定在光刻胶、标准氧化层、多晶硅和用作硬掩膜的金属层;当污染必须考虑时,结
构层限定在标准材料;腐蚀完成后掩膜材料要容易去除;所选薄膜厚度必须与后续加工工艺包括光刻胶
覆盖等兼容;薄膜腐蚀掉后的台阶覆盖处不能有残留的细条或颗粒;不能在总流程中太早产生易碎结构
导致圆片操作困难。所有这些说明,聪明的器件设计者和工艺工程师经常共同工作,在实现有成本效益
的且技术可行的设计和产品目标方面找到平衡。
图 除有例外,适用于集成电路,微/纳机电系统,或集成微/纳机电系统器件的流程可以简化成一系列的掩膜光刻序列,
每个序列包含沉积步骤,光刻步骤,和腐蚀步骤。复杂的CMOS和BiCMOS工艺可能有两打或更多掩膜序列,然而许多仅针对
微机械的工艺系统流程掩膜数少于五。每个掩膜光刻序列受前序列影响,并影响到后续的序列。每个序列的顺序和选择往
往是器件设计的一部分。为了达到预期的效果,流程步骤或设计可以调整。腐蚀序列和其相关的掩膜层和材料层的执行顺
序的选择必须考虑许多问题,包括污染,薄膜厚度局限性,正面和背面加工要求,和衬底操作等。
湿法腐蚀工艺的开发
当考虑一个新的湿法腐蚀工艺的开发时:如果有可能则尽量避免这样做。一个新的腐蚀工艺可能涉
及建立新的设施,安装新设备,设立新的化学处理和安全规程,获得购买准证,决定化学品贮存和废弃
处理,建立培训章程,执行操作人员的培训,提供系统维护,对某些昂贵的圆片有时要花大量的测试时
间。修改一个现有的腐蚀工艺,或最好直接利用现有的腐蚀工艺,是一个高度推荐的替代方案。在许多
已建立的实验室或加工中心,拥有大量基于光刻胶和硬掩膜的工艺与材料是可以被使用或修改的。硬掩
膜有时是必要的,然而,尽可能使用光刻胶掩模是最好的考虑方案。
如果需要一个新的腐蚀液或需要修改一个现有的湿法腐蚀工艺,有关腐蚀工艺和安全考虑的指导准
则可从各种信息源头获得,这些信息源包括手册,用户指导,设备手册,制造商的推荐,腐蚀剂供应商,
光刻胶制造商,网络,大学网站,出版物,和从有经验的用户或工艺专家得到的专业知识等。为了建立
拥有合适的服务、充足的通风、适当的废弃物处理和受控应用的腐蚀实施,大量的努力是必须的。在加
工中心可能需要几个腐蚀操作台,以适应不同用户和不同工序流程的需求。这个加工中心应提供护目镜,
口罩,围裙,在泄漏情况下装备安全程序和化学品处理的泄漏车。无尘化学处理工作台上配备合适的烧
杯,大容器,支架和片盒等用于控制污染的专用实验室器皿。尽管其他材料也可以充当室温下的腐蚀液
装载物,PFA(可溶性聚四氟乙烯)、PTFE(聚四氟乙烯)或石英制实验室器皿一般都是最好的选择。虽
然希望在室温下开展腐蚀加工,但也可在加热的容器中或在电热板上的烧杯中的开展腐蚀工艺。湿法腐
蚀工艺的开发一般需要消耗大量的晶圆去获得腐蚀材料层和潜在掩膜层的腐蚀速率,以确定在大量晶圆
中对其他材料的选择性,并开展对腐蚀浓度的变化,溶液的温度,和其他变量的敏感性研究。相比溶液,
湿法腐蚀液需要的冲洗量可能需要考核定型。一个流程的传递文稿和操作程序应当被定稿和存档。湿法
腐蚀的光敏特性应受到检查,可能需要在一个有盖容器中操作。可能需要适当搅拌以提高腐蚀均匀性。
充分去除光刻胶和硬掩膜的工艺必须得到验证。
如表 所列,各种测试设备可以辅助湿法腐蚀的开发和监测。虽然人类裸眼一般不适合鉴别微小
光刻图形之间的薄膜是否腐蚀干净,但训练过的裸眼可以有效地看到许多类似闪亮的金属薄膜的腐蚀是
否完成。通过临时取出腐蚀液中的晶圆,操作者可以简单地看到在晶圆的正面或背面大量明显的特征,
观察到在晶圆上的干涉条纹、颜色或光泽变化,以确定腐蚀是否完成。临时取出腐蚀的晶圆可观察到疏
水性的变化。然而,过于频繁地取出晶圆检查可能会减缓腐蚀,并在某些情况下由于晶圆被暴露在空气
中时可能出现的表面反应导致腐蚀停止。
表 用于湿法腐蚀工艺开发的测试设备
设备 优点 缺点
1 肉眼 在腐蚀期间可快速检测 使腐蚀减慢
没有中间的清洗和干燥步骤 许多薄膜不适用
允许腐蚀延续 很难区分不完全腐蚀的进展
提供即时验证 需要更大面积的特征进行检查
从腐蚀干净开始可以计时过刻 需要手工操作
采用测试片验证好 难以观测小图案
容易使用 每次检查前需要清洗和干燥
金属薄膜和高视觉对比薄膜检查效
果好
透明薄膜是难以评估
2 显微镜
可以检测小的图案 难以检查非常精细的图案
深腐蚀检测效果好 视场深度限制导致有限的分辨率3 带有深度测量的显微镜
大多数显微镜可以升级 不适用于透明层
非接触式 难以检测小的图形4 椭偏仪
提供的折射率和厚度 不适合金属薄膜以及多层膜的适用性
有限
非接触式 检查前需要清洗和干燥
可重复的定量度量 不适合金属薄膜
适用于结构测试
5 光学薄膜厚度光谱反射计
提供的折射率和厚度
多层膜的适用性有限
非接触式 检查前需要清洗和干燥
宽范围的3-D台阶高度
6 光学干涉测量的表面形貌仪
适用于测试结构
不适合透明薄膜
相对较低的成本 由于探针接触,污染问题需要重视7 机械表面轮廓仪
使用光刻图形 要求光刻出图案
低成本 中等精度8 深度计,机械式
可回零到晶片参考面 需要大的图形尺寸
9 扫描电镜 高分辨率 需要晶圆碎片或断面特征
破坏性
精度高 要求光刻图形10 FIB /扫描电镜
原位断面检测 破坏性
11 EDS,STEM,光电子能谱,扫
描俄歇
提供化学分析 难以检测小图形
破坏性
12 原子力显微镜 提供表面结构和小台阶高度 有物理接触
样品区域小
虽然受显微镜观察限制难以确定不完全腐蚀膜的腐蚀速率,但通过光学显微镜观察晶圆,对许多薄
膜来说有助于确定光刻图形区的腐蚀是否完成。用高质量显微镜对准衬底表面和腐蚀区域的底部,然后
计算显微镜机械表盘下的读数得到高度差,通常可以用于确定深腐蚀深度。为了提高精度,显微镜Z形平
移台上可以配备干涉仪读取器以确定表面焦点之间的距离从而确定腐蚀深度和腐蚀速率。
椭偏仪可以有效地用于确定单层和一些多层堆叠的薄膜厚度与腐蚀速率。一种垂直的非接触式小光
斑尺寸光谱仪(例如,NanoSpec[34])是确定大多数透明和半透明薄膜腐蚀速率的一个有价值的工具。
尽管需要用于接触表面的探针可能存在污染问题,机械表面轮廓仪(例如,Alpha-Step [35]或Dektak
[36])在观察金属或其它薄膜的腐蚀过程中很有用。机械下垂或深度计(例如Mitutoyo[37]可用于测量
大尺寸、深腐蚀结构,如各向异性腐蚀膜。
胶带,光刻胶笔画出的线条,或一滴用来涂在待腐蚀薄膜上的光刻胶的应用,有时可以提供合适的
特征以确定薄膜厚度以及薄膜腐蚀后的腐蚀速率,尽管特征图形边缘往往线条较差难以提供足够清晰的
边缘。边缘清晰度的改进,可以用测试或器件掩膜版对测试片或正片进行光刻腐蚀得到。用于深度测量
和腐蚀验证的专用结构可以放在测试和器件晶圆上,强烈推荐在工艺开发、质量检验和检测上使用。
分析仪器,如扫描电子显微镜(SEM)偶尔用于确定腐蚀速率,但是,它需要横截面特征并且一般具
有破坏性。腐蚀的的剖面形貌可以通过跨晶圆上腐蚀孔位置进行裂开,然后在SEM下查看和测量腐蚀深度
后确定。更新的聚焦离子束和扫描电子显微镜(FIB /SEM)仪器可以在同一个小腔中进行横截面检查。
虽然通常需要大的、未光刻的测量尺寸,但XPS和其他化学分析技术也可以用来确定一些材料配置的腐蚀
速率。
其他考虑和替代品
湿法腐蚀工艺,特别是每次使用都需要新配置的工艺很容易产生一定的困难,如错误的混合腐蚀剂,
采用了不能用的晶圆支架,暂时不可用的服务,和破碎的实验器皿等。尽管可以新建这个工序以避免这
些问题,但这通常需要使用者负责去确保腐蚀工艺成功地进行。以下两个原则有助于避免无意间发生的
问题:在正式进行批量工艺加工前先做一个试验晶圆或晶圆批中的一小部分,并确保测试结构都位于晶
圆或器件上,使腐蚀工艺能立即被证实。
对于那些受到一定限制的工艺单元,如湿法腐蚀,表 中提供了一些替代方案。商业代工厂可能
完成整个工序流程的加工,它的做法是让用户先提交一个设计方案,然后按照方案代工完成晶圆,再将
晶圆或封装好的部分返还给用户。商业代工厂有时可以提供定制流程或改变部分工艺,尽管可能会需要
为一些一次性的工程成本进行额外的谈判和付费。有些代工厂会以固定成本执行标准工艺单元如薄膜沉
积、光刻和湿法/干法刻蚀,然而定制工艺单元会产生的一些开发成本。工业实验室提供有吸引力的开发
工艺和有限的原始生产。大学的设施,如美国国家纳米加工基础设施网络(NNIN)的成员,可以让在每
个设施的合格学生和工业用户使用,或者远程用户通过工作人员或当地顾问来执行所需的服务也是一种
易于接受的选择[38]。一些大学的设施鼓励工业员工在收费的基础上在现场工作。在大学的加工设施中,
学生和教职员工可以设计器件、开发工艺并在适当的监督下进行研究。政府实验室和政府资助的项目也
可以满足用户的要求。贸易团体,网络和交易所[39]针对设计服务、工艺单元或由代工厂和实验室为基
础的完整制造工艺流程而设置的连接用户需要的中心正在出现。
表 湿法腐蚀方案的一般性比较
设施 模式 优点 缺点
标准工艺流程 固定的工艺
易设计的修正
明确的开始时间
可靠的完成时间
固定的价格
转向生产
支付所用
很少或者没有工艺修正
对于少量的晶片或器件代
价昂贵
工艺知识产权属于代工厂
需要完整的工艺流程
定制工艺流程 专用的流程
固有的面向生产
未知的开发成本
标准工艺单元 更低的成本
合格的工序
在多个设施上完成工作
商业代工厂
定制的工艺单元 外包开发
工艺单元级的资质
更高的开发成本
更高的单元工艺成本
技术员或操作员 快速处理
内部专业
允许低速的原始生产
人员集中
资本集中
维护费用高
受限的转向生产
工业实验室
工程开发 革新的工艺
先进材料
自创知识产权
人员集中
资本集中
维修费用高
需要工艺转让
工业用户 新器件,新工艺
自主知识产权
最少的基础设施
嵌入式工程师或技术
员
建好的设施
人员直接操作
非常快
试验和器件同时进行
需要工作人员承诺
成本预算
当地顾问 建好的设施
有经验的人员
可快速
技术转让援助
外部支出花费
有限的知识产权的控制
大学设施
学生/教师 建好的设施
新设备,新工艺
需要培训
耗时
经验丰富的导师
内部知识产权
设备支持
设备停机
远程用户 建好的设施
有经验的人员
灵活的工艺和材料
可能较慢
没有产品
外部支出花费
内部用户 好的捐赠的设施
固定或定制的工艺
内部知识产权
可变的资助政府实验室
远程用户 好的捐赠的设施
固定或定制的工艺
高成本
受限制的生产能力
湿法腐蚀设施和工艺的评估和开发
对于半导体和微机电系统/纳机电系统器件加工来说,湿法腐蚀工艺面临从一般到其他方面都有的关
注:设施,设备,服务,晶圆操作,安全过程以及培训。由于腐蚀性和有潜在的有害液体的存在,以及
需要控制其来源,使用以及处置,还需一些其他的考虑。不论湿法腐蚀工艺是内部开发还是由外部服务
提供,以上的关注和考虑都需要被评估。
设施要求
湿法腐蚀对于设施,维护以及运行人员有着一定的要求。一个典型的设施也许是由很多个实验室组
成的:一个实验室致力于高洁净的集成电路加工;第二个实验室致力于CMOS兼容微机电系统和相关的半
导体器件加工;一个一般的实验室致力于探索和开发非标准器件和工艺。另一个设施也许会指定特殊的
区域进行标准(比如硅)集成电路和高洁净的微机电加工,指定其他的区域用于化合物半导体及金兼容
性工艺。第三个设施也许会用化工罩在洁净室内将湿法化学处理分开来,其中一些特殊的化工罩被用在
如下处理:氧化物的腐蚀和光刻胶剥离,氮化物的腐蚀和光刻胶剥离,铝的腐蚀和光刻胶剥离,进炉前
的晶圆清洗(非金属),非黄金的金属刻蚀,各向异性腐蚀晶圆,化合物半导体腐蚀,一般性腐蚀(包
括黄金),和溶剂加工。还有其他的设施也许除了对于只使用预先准备的化学品和材料有限制,对于各
类在洁净室通风柜内的加工是没有任何限制的。对于集成电路,微机电系统,纳机电系统的湿法化学腐
蚀工艺的一些特殊要求用简短的描述列出如下。
一般设施
更衣室-配备实验室大衣,连身衣,工作服,蓬松帽,排风罩,面部保护,防护眼镜,护目镜,乳胶
和乙烯手套,鞋子
化学品储存-有小窗口的储藏柜用于提供新的腐蚀剂,贮存部分的空瓶,正在使用的化工品标签,以
及材料安全数据表
化学品处置-临时储存有可识别化学品标签和瓶子内容的空瓶子和使用中的瓶子;存放重金属腐蚀剂
(如金腐蚀剂)的容器的局部处置
洁净室隔间-根据功能和局部或者实验室范围空气过滤和调节的洁净度控制而成立。局部或者实验室
范围空气过滤和调节按颗粒计数分级:10000级(一般更衣区域),1000级(清洁封装区),100级(一
般加工区),10级(光刻以及晶片清洁区域)以及其他更好的级别。
湿法腐蚀台-有着用于清洁处理,半清洁处理,对于污染控制的一般处理的带通风柜的一个或者多个
工作台。
酸中和系统-在排放之前从沉淀物和通风柜中收集,中和酸和碱废弃物(不是氢氟酸)的自动化系统。
烟气洗涤器-用水稀释的从排气罩排出的有害气体的系统。
测试台-含有用于验证工艺步骤并完成器件初步检测的测试和表征仪器。
设备报警器-气体,化学物质,酸/碱中和,烟雾,火灾探测,频闪报警。
紧急出口-为了快速的离开实验室的一个或者多个紧急出口。
湿法操作台服务
电力---为灯,通风,报警器,热板,搅拌器,温度控制器,计时器,湿法操作台所需的螺线管提供足够
的电力。
供水---用合适的水龙头,抽头,喷雾器提供去离子水。
排水系统---为氢氟酸排出以及酸/碱中和排出提供独立的系统。
氮气---给软管和氮气枪提供
压缩空气---供给气动执行器
排烟---为湿法工作台和用户的安全提供的适当的排出烟雾以及外部通风
紧急报警器---用于实验室警报的附近的按钮开关
扩声系统和电话---用于播报实验室通知的附近的公共广播系统
湿法操作台设备
有通风罩的湿法操作台---用于酸的阻燃聚氯乙烯和聚丙烯[33]制成的湿法操作台和用于溶剂的不锈钢
操作台;适当的排气和仪表;可选的层流和局部高效过滤;可选择的深沟腐蚀槽;曲颈去离子水水龙头,
工业水室。
刻蚀槽---盛装酸的四氟乙烯,聚四氟乙烯,或者石英槽;盛装大多数溶剂用不锈钢或者聚丙烯酸制成的
罐子;盖子。
热板---带有温度控制的热板集成到腐蚀槽或者水槽上;可放在通风罩表面;可选的搅拌器。
冲洗水箱---用于装酸的四氟乙烯,聚丙烯酸或聚四氟乙烯制成的水箱;用于大多数溶剂的不锈钢或者聚
丙烯酸制品;晶圆倾倒冲洗或者级联清洗槽。
定时器和控制器-一般做在湿法操作台上。
喷嘴---去离子水和过滤排污氮枪喷头。
笔---单个晶圆移动的真空笔。
抽吸泵---将酸/碱送到酸中和系统的有开关的软管和喷嘴。
旋转冲洗干燥机---有可以装晶圆盒的腔;用离子水喷涂下低速旋转以及烘干晶片用热氮保护下高速旋转;
一般放在接近湿法操作台的地方。
实验室设备---彩色编码或有标记的四氟乙烯,聚丙烯或聚四氟乙烯盒子,盒子手柄,烧杯,量桶,石英
或者四氟乙烯,搅拌器,温度计,专用夹具。
湿巾---擦掉无尘洁净室的液滴,小的溢出以及吹干晶片。
工作台空间---为安全的转移晶片留有足够的空间。
地面空间---为操作者提供足够的空间,并且有额外的过道空间以作为安全通道。
化学品车---运输化学品瓶子的桶或者轮式车。
固体废物处置---盛装固体废物的篓子,比如弄脏的洁净室的湿巾;对于溶剂或者光刻胶废料,可以覆盖
或者抽风;对于湿的洁净室擦拭废物可以用有拉链的袋子;对于破碎的衬底或实验室容器可以用专用的
容器。
广口瓶---为了收集废弃溶剂的聚丙烯罐。
安全
个人防护---护目镜,面罩,化学用品专用手套,围裙。
操作手册---在湿法操作台附近可得到
安全程序---在湿法操作台附近可得到
电话---对于主要的紧急情况有电话号码,对于小的事件,有工作人员的联系方式。
紧急警报---警告实验室工作人员和应急反应小组。
紧急冲洗---即使在熄灯的情况下,进入内部就可用。
紧急洗眼---即使在熄灯的情况下,到达就可以使用。
急救包---包括装有葡萄糖酸凝胶的管子,用于接触了氢氟酸的情况。
喷洒车---有控制和处理化学泄露的紧急设备的车。
材料和化学品---化学品储存,使用,处理,以及为了减小污染风险和保证安全的化学控制的操作规程。
当建立新的设施或者决定使用哪种设施用于湿法化学腐蚀的时候,通常建议在同一种设施里面完成
所有的工艺。其他比较重要的考虑是光学光刻和电子束光刻的要求;扩散炉操作;淀积和材料生长工艺;
湿法和干法刻蚀的能力;以及检查,测试,表征需要。在大多数工艺流程中湿法腐蚀和湿法处理都是比
较重要的。因为大多数的器件或者项目要求在湿法腐蚀之后进行一些工艺加工,因此所有工艺的整合以
及晶圆在各个步骤之间的转移需要认真的考虑。
圆片操作考虑
湿法腐蚀的开发与进行需要考虑到圆片操作。对于小片的晶片,一对聚四氟乙烯涂层的金属或者塑
料镊子,或者聚氟乙烯的篮子也许就足够了。单个圆片可以放置在四氟乙烯或者聚四氟乙烯的棒棒糖形
状的有柄的器皿中。多个圆片可以使用有多个插槽的石英硅片容器,标准的聚丙烯硅片盒或者专门的聚
四氟乙烯盒中。带有导管的聚醚酮,四氟乙烯,聚酰亚胺,聚四氟乙烯,或者石英尖端的真空棒可以用
于传递和吹干晶圆。鼓励采用重力或者推压式的盒到盒传递晶圆以避免每个晶圆的直接操作。好的操作
过程应该防止晶圆间的相互接触以及最小程度的减小接触任何用具。
每一个圆片操作工具一般都分配给特定的湿法操作台并且只限制于那个地方。可能给湿法操作台处
理衬底的类型有强加的限制,比如说在一个通风柜内是硅衬底,另一个通风柜中是化合物半导体衬底。
再举例说,湿法操作台也许为了需要极度洁净的工艺所建立。这些工艺有进扩散炉前或外延生长前的圆
片清洗,氧化腐蚀和去除光刻胶,氮化硅刻蚀,标准金属刻蚀,非标准的金属或者常规刻蚀,镀金工艺,
硅的各向异性腐蚀,砷化镓工艺,酸腐蚀,衬底处理工艺,溶剂处理以及特别处理。在一些限定的设施
里,一个或者两个湿法操作台就足够了:酸/基础/碱和溶剂,或者酸和基础/溶剂。衬底的工艺历史会进
一步限制其获得湿法操作台使用的可能性。例如,一个加工设施的操作规程可能限制从任何湿法操作台
或专用设备上处理过的一个圆片传送用于进炉前得洁净处理槽中。
湿法腐蚀操作应该保证所有圆片,器皿,腐蚀剂的传输是无障碍的以防止圆片的损坏以及为操作员
提供安全。对于用氮枪手工干燥的圆片的规定是应该保证一个远离用户的开放的,没有障碍的工作区域
以便用户可以向下拿着圆片并且远离用户的脸。为了避免不慎的损害,圆片的检查应该做最小的移动和
传输。圆片应该任何时候总是与台面表面保持足够的接近以尽可能减少破损。另外,原片沿着通道传递
到旋转冲洗干燥机或到另一个工作台应当采用保护盒以避免损坏。
安全问题
湿法腐蚀工艺有暴露在外的液体。这些液体本质上也许是有腐蚀性的并且对于用户有着潜在性的危
害。在实验的过程中一定要总是保持警惕。否则,用户在从盛装腐蚀剂瓶子开启时到最后漂洗和丢弃腐
蚀剂的任何时候都会不慎接触到腐蚀剂而受到伤害。在建立或者使用湿法腐蚀工艺的时候,特别要注意
观察。在湿法腐蚀的时候,将有一个标准的公共意义的有益预防,如提醒操作者避免自己的衣服被湿台
上的残留硫酸烧孔,带上来自清洗管的带有盐酸/硝酸烟雾过滤的一个全遮挡的的面罩,小心浓氢氟酸干
雾,或者小心观察来自过热的热板上的联氨蒸汽云等。在进行湿法腐蚀中操作者的安全是至关重要的。
如果用户不能安全,那么该湿法工艺是不适合的且不能使用。对于每一个腐蚀工序,都应该写下安全教
程并教给使用者,详细解释清楚每一个器皿和移动方法,包括混合腐蚀剂的顺序,操作温度,应该使用
的器皿,腐蚀剂的储存或者处理,冲洗液体等。
接触化学腐蚀剂可引起灼伤,皮疹,眼损伤,肺的问题以及一些慢性健康问题。在湿法操作台的电
会引起休克危害。如果碎玻璃和晶圆没有适当处置的话,他们会割伤操作者以及那些无意接触锋利的边
缘的人员。操作员必须知道在泄露,破损或者意外事件的情况下做什么、去哪里,给谁打电话,以及怎
样清洁或者如何得到帮助。在任何时候使用者和腐蚀剂间至少有一层如透明的护盾那样的保护层,这样
可以防止用户被溅出的液体或者喷洒出的热腐蚀剂损伤。一个实用的提醒如下:用户应该总是穿有一个
保护性的衣服以及戴防护眼镜。因为当事故发生时,再进行任何的预防步骤肯定来不及。有经验的用户
会在保护圆片的同时小心地从设备上的台阶下来,并平稳的向预期的实验室过道移动。
培训
操作者和用户的培训是成功安全地完成湿法腐蚀工艺的需要。由有经验的用户,所写培训材料和包
含所有有关操作和注意事项的多媒体材料组成培训最好。在最少一个腐蚀工艺中,培训师应当认真监督
一个新用户。其他实验室用户应当仔细观察有经验用户的操作,如果某个疏忽发生或没有适当的预防应
当友好地纠正。培训范围要覆盖设备操作、腐蚀液准备、腐蚀液处置、圆片操作、腐蚀步骤、漂洗和甩
干步骤、和清洁步骤。安全方面包括紧急洗眼处、化学冲洗室、紧急出口、喷洒车、广播系统、电话的
位置。紧急号码张贴处和联系信息也应当告知未来的用户。
IC-兼容材料和湿法腐蚀
IC-兼容材料包括那些用于集成电路加工中的标准工艺中使用的材料。从历史上看,大部分 MEMS器
件是从半导体加工设施中的前代设备上开发完成的。当能处理更大晶圆和具有更小特征尺寸的新一代加
工设备实现时,这些半导体公司大方地将他们完全或部分折旧的设备赠送许多学术研究机构。所赠设备
很重要的部分用于大学实验室建立基于4英寸(100 mm)晶圆的双极,P沟道,N沟道,和 CMOS工艺,以满
足电路设计和工艺技术专业学生的教研需要。实验室的试验线建设遵守清洁原则、微尘控制,并避免那
些减少载流子寿命、击穿电压、和影响双极 MOS电路的阈值电压的污染。我们有充分理由相信来自金属(例
如钠)的交叉污染会影响集成电路的性能,导致时漂。因此,电子级的湿法腐蚀液需要有极低含量的钠、
微量浓度的金属(如铅、铁、铜、镍)和掺杂物(如磷、砷)[40]。
基于上述考虑,下面有关腐蚀工艺部分将所涉及的材料区分为 IC兼容材料(将作为标准材料提及)
和非标准材料,以将金属从绝缘材料和半导体材料中区分出来。
氧化物和绝缘体的刻蚀
每个 MEMS和 IC加工工艺中至少进行一次甚至多次二氧化硅刻蚀。对需要精细线条的半导体工艺来
说,一般用干法刻蚀氧化硅,然而,MEMS工艺往往采用湿法腐蚀氧化硅,用于腐蚀大量不重要的结构,
引线孔,和横向过腐蚀以去除牺牲层。
二氧化硅,通常被简称为氧化物,在室温下能被氢氟酸与水的混合物良好腐蚀。氢氟酸和其反应生
成可溶于水的 H2SiF6和水[41]。可以使用缓冲剂,如氟化铵,来调节腐蚀剂中 HF2离子浓度,并在长时间
使用时保持均匀的刻蚀速率[42]。加入乙酸和乙二醇的氟化氨腐蚀剂用来腐蚀沉积在金属层上的氧化物
钝化层,可以减少对金属(比如铝)的腐蚀[43]。氧化硅腐蚀速率受腐蚀剂的浓度影响很大。尽管常温
腐蚀效果显著,但是温度可控的腐蚀槽能更适合对时间要求严格的腐蚀,并提供更恒定的腐蚀速率。搅
拌对基于氢氟酸的腐蚀溶液有轻微影响,虽然搅拌能改变压焊区专用腐蚀液对钝化氧化物的有效腐蚀速
率。用去离子水冲洗五周期能充分终止腐蚀,并冲洗掉晶圆表面的腐蚀剂。测试或监控冲洗液的 PH值和
电阻率以确保适当的清洗时间和速率。干燥往往用商用旋转冲淋烘干器实现,该烘干器在喷射清洗后用
加热的氮气和高速旋转来脱水干燥。
虽然氟化氨腐蚀剂一般能将要腐蚀的膜腐蚀干净,但暗场光刻胶表面的小腐蚀图形特征一般难以在
HF溶液中腐蚀,因为有图案的区域或抗腐蚀的硅酸盐构成的氧化物表层中夹有空气,它们对腐蚀剂起着
空气屏蔽作用。氧化腐蚀速率与氧化物沉积过程密切相关。硅热生长氧化层腐蚀最慢,相反,不致密、
未退火的低温沉积氧化物腐蚀非常快。膜中大量的硼或磷杂质能提高腐蚀速率,这对那些需要快速钻蚀
以释放独立微结构是有吸引力的。硼较少(<17%摩尔百分数)的时候腐蚀速率下降[27]。离子注入造成
的氧化物损坏也会增加腐蚀速率。相反,高温退火会增加沉积膜的密度,使其腐蚀速率降低到接近热生
长氧化物的腐蚀速率。
大量的氧化物能被 HF溶液或 HF缓冲溶液腐蚀,这些腐蚀剂在保存或使用中都有较长的存贮寿命。
玻璃,Pyrex硼硅酸耐热玻璃和石英能被 HF溶液腐蚀,因此,它们作为腐蚀烧杯或晶圆固定夹使用的场
合需注意。但是耐酸材料,如聚丙烯(PP)、高密度聚乙烯(HDPE),聚四氟乙烯(PTFE or Teflon)和聚
偏二氟乙烯(PVDF)[27]做的烧杯或支架更普遍。除了用于高浓度的无缓冲氢氟酸溶液中,光刻胶通常
是很好的掩膜,多晶硅,偶尔也用氮化硅做氧化腐蚀表层的掩膜。 一个专用的化学清洗槽一般由几部分
构成,例如,一个用来盛 HF缓冲溶液的腐蚀槽,一个盛放高浓度 HF溶液(49%)的腐蚀槽和光刻胶去胶
用的用具等。二氧化硅湿法腐蚀总结和注意事项见表所列。
常见的二氧化硅腐蚀剂的腐蚀速率见表。本章中 HF缓冲溶液(BHF)腐蚀剂是指氢氟酸、氟化氨和
水的混合溶液,而非另一个常用的氧化腐蚀缓冲剂(BOE),因为 BHF用于腐蚀非二氧化硅材料。按体积
比向水中掺入浓缩的盐酸之后就可以得到稀释的盐酸腐蚀剂(DHF)。
表 氧化物湿法腐蚀敏感度
对腐蚀速率
变量 的影响 腐蚀剂 备注
1 腐蚀剂浓度 高 基于HF, BHF, 或 较高的酸浓度会增快腐蚀速率
NH4F的溶液 用水稀释降低腐蚀速率
2 缓冲 一般 BHF NH4F做为HF溶液腐蚀剂的缓冲液,
使刻蚀速率均匀
3 温度 一般 HF, BHF, NH4F 温度升高可以提高腐蚀速率
4 搅拌 无影响到一般 HF, BHF, NH4F 搅拌对氢氟酸腐蚀率有轻度影响;
(对有小图形特征的刻蚀有帮助作用);
搅拌能提高以NH4F为基础的溶液刻蚀速
率
5 漂洗夜 无 HF, BHF, NH4F 使用大量去离子水;喷射,倾倒,冲刷,
溢
出或稀释清洗
6 干燥 无 HF, BHF, NH4F 用旋转-喷淋-甩干或氮气吹干
7 特征尺寸 无影响到一般 HF, BHF, NH4F 小特征尺寸在在基于HF的溶液中难以
刻蚀,因为光刻胶表面的盐层或气塞现象,
在基于NH4F的溶液中有所改善
8 氧化物 高 HF, BHF, NH4F 通常热生长氧化物腐蚀速率最低;沉积温
度沉积技术较低的氧化物腐蚀较快,退火
少,膜密度低
9 氧化物掺杂量 一般 HF, BHF, NH4F 掺有杂质的氧化物,如掺有硼或磷或两者
都掺一般会提高腐蚀速率
10 退火 低到适中 HF, BHF, NH4F 退火会降低低温氧化物或其他沉积氧化
物刻蚀速率;对热氧化物的刻蚀速率影响
最小
11 刻蚀消耗 低 HF, BHF, NH4F HF 和BHF腐蚀溶液腐蚀损耗很小
12 保质期 一般至长期 HF, BHF, NH4F HF和BHF腐蚀溶液可保质数月
13 腐蚀烧杯和支架 无 HF, BHF, NH4F 避免用石英, Pyrex玻璃,玻璃,或
金属烧杯、支架
14 腐蚀掩膜 无 HF, BHF, NH4F 常用光刻胶;多晶硅或氮化硅更有效
表 二氧化硅腐蚀剂和腐蚀工艺
腐蚀速率
原料 (Å/s) 腐蚀剂 备注及参考
1 二氧化硅(SiO2), 不明 HCl(38%):HF(49%):H2O 室温;硼磷硅玻璃腐蚀剂;热氧化物的腐蚀小;
淀积的硼磷硅玻璃 10:1:10 去离子水漂洗 [45]
2 二氧化硅(SiO2), 11 HF(49%) 20oC蒸汽, HF蒸汽腐蚀剂;大气压;刻蚀剂上方1cm处 ;
热生长 蒸汽 掩膜用Si(多晶),Si3N4(65:1),Si3N4(低压)(35:1);
用光刻胶做掩膜会脱落;
腐蚀Pyrex玻璃,石英,二氧化硅(低温氧化物) (13 Å/s),
SiO2(磷硅玻璃) (35 Å/s), SiO2 (磷硅玻璃, 退火) (25 Å/s);
不明显腐蚀Au,Cr,Ni,聚酰亚胺、Pt、蓝宝石、Si、Si(多晶)、W;
能使Al、Cu、Ti变粗糙;将圆片每15秒钟从蒸汽上移开,避免蒸汽圆片表面
表面冷凝;加热圆片提高腐蚀速率,提高对沉积氧化物和热生长氧化物的
选择性 [27, 28, 46]
3 二氧化硅(SiO2), 13–35 HF(49%) 20oC蒸汽; HF蒸汽腐蚀剂;大气压;未掺杂退火薄膜的腐蚀速度为13 Å/s,掺杂
未退火的薄膜为35 Å/s
LPCVD LTO 蒸汽 掺杂质的非退火薄膜范围高;
和PSG 参见同一腐蚀剂对热氧化硅的备注[27]
4 二氧化硅(SiO2), 220 HF(49%) 室温; HF腐蚀剂(49%重量百分比); 去离子水漂洗 [47, 48]
热生长 未稀释
5 二氧化硅(SiO2), 1100-1900 HF(49%) 室温; PSG腐蚀剂; 退火的SiO2(PSG), 3–5%(重量百分比);去离子水漂洗[47]
淀积的PSG 未稀释
6 二氧化硅(SiO2), 380 HF(49%) 20oC;HF腐蚀剂(49%重量百分比);光刻胶掩膜能用于短时腐蚀; 当H2O和
HF(49%)比率高于3:1时,光刻胶会脱落或破裂[49] ;
热生长 未稀释
用厚度大于4000埃的Si(多晶) [50], Si3N4 (160:1), Si3N4(低压)
(440:1), W (460:1)做掩膜;
刻蚀铝、钛; 去离子水漂洗 [27]
Table (续)
刻蚀速率
原料 (Å/s) 刻蚀剂 备注及参考文献
7 二氧化硅 (SiO2), 230–600 HF(49%) 20oC; 氢氟酸腐蚀液(49 重量比);未掺杂退火膜腐蚀速率低,掺杂未退火膜腐
蚀沉积未稀释速率高; 参见同一腐蚀液对热生长氧化物作用的备注[27]
8 二氧化硅(SiO2), 4 HF(49%):H2O 20oC; 稀氢氟酸腐蚀液 (10:1); 掩膜用光刻胶, Si(多晶),
热生长 1:10 Si3N4 (20:1),Si3N4 (低压) (75:1), W (>200:1);
刻蚀AlSi(2%)(40 Å/s),Ti(180 Å/s),TiW(1 Å/s);去离子水漂洗 [27]
9 二氧化硅(SiO2), 5–250 HF(49%):H2O 20oC; 稀氢氟酸腐蚀剂(10:1); 未掺杂退火膜腐蚀速率低,掺杂未退火膜腐蚀
沉积 1:10 速率高; 参见同一腐蚀液对热生长氧化物作用的备注[27]
10 二氧化硅(SiO2), 1 HF(49%):H2O 室温; 稀氢氟酸腐蚀剂 (50:1);用光刻胶, Si(多晶),Si3N4 (>5:1),
热生长 1:50 Si3N4(低压)(>5:1)做掩膜;去离子水漂洗 [51]
11 二氧化硅(SiO2), 1–10 HF(49%):H2O 室温;稀氢氟酸腐蚀剂(50:1); l未掺杂退火膜腐蚀速率低,掺杂未退火膜腐蚀
沉积 1:50 速率高; 参见同一腐蚀液对热生长氧化物作用的备注[27]
12 二氧化硅(SiO2), HF(49%):H2O 室温; 稀氢氟酸腐蚀液(100:1); 去离子水漂洗 [52]
热生长 1:100
13 二氧化硅(SiO2), 5 HF(49%): HNO3(70%):H2O 室温; R-腐蚀液; 硼硅玻璃腐蚀剂; 优先腐蚀掺杂硼玻璃;
BSG 1:100:100 对热氧化硅刻蚀速率为1 Å/s;去离子水漂洗[8]
14 二氧化硅 (SiO2), 550 HF(49%): HNO3(70%):H2O 室温; P-腐蚀液;磷硅玻璃腐蚀液;优先腐蚀掺杂磷玻璃;
PSG 3:2:100 对热生长SiO2刻蚀速率为2 Å/s; 去离子水漂洗 [8]
15 二氧化硅 (SiO2) HF(49%): HNO3(70%):乙酸 室温; HNA腐蚀剂; 去离子水漂洗 [53]
1:3:2
Table (续)
刻蚀速率
原料 (Å/s) 刻蚀剂 摘要及参考文献
16 二氧化硅 17 HF(49%): NH4F (40%) 20oC; BHF 腐蚀剂 (5:1); 用光刻胶,Si(多晶)(>100:1),Si3N4(110:1),
(SiO2), 热生长 1:5 Si3N4(低压)(250:1),W(>50:1)做掩膜
腐蚀 Ag(1 Å/s), Al (2 Å/s), AlSi(2%)(23 Å/s),Al2O3(27 Å/s),Cu
(1 Å/s),石墨(3 Å/s),聚酰亚胺(1 Å/s),Pyrex玻璃 (7 Å/s),石英
(22 Å/s),Si3N4(PECVD)(–10Å/s),SiO2(LTO)(20–25 Å/s),
SiO2(PECVD)(40–80 Å/s),SiO2(PSG)(75–110 Å/s),Ti (很快),
TiW (17 Å/s);
轻度腐蚀 Cr(Å/s),Ge(多晶)( Å/s),Mo( Å/s),Ni
( Å/s),NiCr(80/20)(Å/s),C型聚对二甲苯(Å/s),
Si(多晶)(Å/s),SiGe(多晶)(Å/s),TiN( Å/s),TiW(10/90)
( Å/s), Va( Å/s), W( Å/s);
不明显地腐蚀Au,Nb,Pd,Pt,蓝宝石,Si,Ta;用 TiN 或
TiW 而不是Ti 做粘附层 ; 去离子水冲洗 [27, 28]
17 二氧化硅 10–80 HF(49%): NH4F (40%) 30oC; BHF 腐蚀剂(7:1) 混合 FC-170 表面活性剂 (1 比 1600);
(SiO2), TEOS 1:7 腐蚀速度随退火和杂质的影响而减少; 去离子水冲洗 [54]
18 二氧化硅 20–110 HF(49%): NH4F (40%) 20oC; BHF 腐蚀剂 (5:1); 未掺杂退火膜腐蚀速率低,掺杂未退火膜腐蚀
(SiO2), 淀积 1:5 速率高; 参见同一腐蚀液对热生长氧化物作用的备注[27]
19 二氧化硅 15 HF(49%): NH4F (40%) 室温; BHF腐蚀剂 (6:1); 掩膜用光刻胶, Si(多晶), Si3N4(>90:1)
(SiO2), 热生长 1:6 Si3N4(低压) (>90:1);去离子水冲洗 [51]
20 二氧化硅 25–100 HF(49%): NH4F (40%) 室温; BHF 腐蚀剂(6:1); 未掺杂退火膜腐蚀速率低,掺杂未退火膜腐蚀
(SiO2), 淀积 1:6 速率高; 参见同一腐蚀液对热生长氧化物作用的备注[51]
21 二氧化硅 NH4F (40%): 乙酸 室温; 减少对铝的作用;去离子水冲洗[45]
(SiO2), 淀积在铝上 1:1
Table (续)
刻蚀速率
原料 (Å/s) 腐蚀剂 备注及参考文献
22 二氧化硅(SiO2), 6 NH4F 20
oC; Ashland焊盘腐蚀剂 4;用于SiO2的腐蚀速率(低温氧化物, 未退火);
淀积在铝上 (40%):乙酸:丙烯 用光刻胶, Si3N4 (90:1), Si3N4(低压) (>100:1), Si3N4
乙二醇:水和 (PECVD) (25:1)做掩膜;
表面活性剂 腐蚀Pyrex玻璃(3 Å/s),石英(5 Å/s),SiO2(5 Å/s),SiO2(化学气相沉积,
13:32:6:49 未退火)(25 Å/s), SiO2 (磷硅酸玻璃, 未退火) (35 Å/s);
轻度腐蚀Al( Å/s), AlSi (2%) ( Å/s), Ti ( Å/s);
不明显腐蚀 Cr,Mo,Nb,蓝宝石,Si,Si(多晶),Ta,Va,或者 W;
去离子水冲洗[28]
23 二氧化硅(SiO2) 13 氟化铵缓冲剂, 20
oC; 增加Transene HF缓冲剂;光刻胶掩膜;淀积与掺杂的氧化物腐蚀
热生长 氢氟酸 更快; 去离子水冲洗 [55]
24 二氧化硅(SiO2) 67 氟化铵 , 22
oC;Transened Silox Vapox III;用光刻胶做掩膜;最小的铝腐蚀;去离子
淀积在铝上 冰醋酸,铝 水冲洗 [55]
腐蚀抑制剂,
表面活性剂
尽管有很多好的腐蚀剂配方,但本章中腐蚀速率表着重强调根据 IC实验室的标准化学药品来混
合搭配,刻蚀表分为绝缘材料和金属材料两部分,首先是和清洁的 IC工艺兼容的材料,其次是 MEMS
加工中感兴趣的非标准材料。刻蚀材料名称后通常有括号标注其化学符号,方便搜索。特定的沉积
工艺也注明。刻蚀表中,腐蚀剂和腐蚀工艺都按字母顺序排列,首先是腐蚀材料,接着是腐蚀剂成
分,然后是相近腐蚀剂的腐蚀速率(例如,不同的温度或参考文献)。各个腐蚀剂的混合,化学元素
也按字母顺序排列,过氧化氢,稀释剂如乙酸,水排在最后。按重量百分数计算的化学浓度在化学
符号后的括号中列出,固体物质和纯净物除外。 醋酸(浓度>99%)用酸表示。有机溶剂和腐蚀剂用
缩略字母表示,如 IPA表示异丙酮、EtOH表示乙醇、MeOH表示甲醇、KOH表示氢氧化钾。半导体或
试剂级的化学药品可从一些优秀的供应商获得[44]。
化学混合物的构成比例在腐蚀剂的组成后列出,用冒号分开,除非特殊说明,一般的都表示各
种成分的相对体积比(非重量)。腐蚀剂成分的排列顺序并不表示混合腐蚀剂时的加入顺序。例如,
水排列在最后但不是最后加入的(请记住酸往水中加,不能倒过来)。表中个别商用的腐蚀剂,即使
其组成不详,但都有已发布的刻蚀速率。
腐蚀速率一致用每秒钟腐蚀埃(Å/s)做单位,部分关注的速率保持在单位数或以上。1-10Å/s
的腐蚀速率通常适合几千埃的膜厚度;腐蚀速率在100-1000Å/s或更多时,适合横向大量腐蚀或对衬
底重要部分的腐蚀,如背面各向异性腐蚀。尽管极低腐蚀速率对腐蚀工艺中掩膜层和其他裸露层或
腐蚀步骤中因过度侵蚀形成的裸露层部分的选择性有重要作用,但低于1Å/s的刻蚀速率因为太低而
不常用。每种腐蚀剂都有有益的标注和参考文献的备注,包括有效使用的腐蚀速率和对其他材料的
选择性。这些配方被认为是精确的,尽管许多目前还未被作者使用或确认。有些腐蚀速率具有文献
价值,有些腐蚀剂的成分被归于商业领域作为标准电子工业级试剂。腐蚀剂配方和腐蚀速率用作多
种 MEMS相关材料的湿法化学腐蚀的指南,一种选定的腐蚀剂应该首先在典型的腐蚀环境中用样品验
证,再投入实际使用。
其他绝缘膜(如氮化硅)的湿法腐蚀具有与氧化硅腐蚀相近的特性和注意事项。氮化硅薄膜是
一种比二氧化硅更硬和更耐化学反应的材料,因为液态腐蚀剂对氮化硅腐蚀速率低、适用的掩膜材
料有限,所以其最好的刻蚀方法是等离子体或反应离子。氮化硅的腐蚀剂包括用来刻蚀二氧化硅的
腐蚀剂(尽管刻蚀氮化硅时速率更慢),其中以含磷的酸为基础的腐蚀剂对氧化物有更好的选择性。
通常加热磷酸来达到适当的腐蚀速率。总体上说氮化硅的腐蚀时间和氧化硅腐蚀时间相近,因为 IC
或 MEMS器件上氮化硅掩膜的厚度通常比氧化硅厚度要低。沉积工艺对氮化硅刻蚀速率有直接影响,
和其对氧化情况下的影响相似。化学计量的低压化学气相沉积氮化硅膜和含硅量更高的应力补偿氮
化硅膜对腐蚀剂的抗腐蚀性比更多孔的等离子体增强化学气相薄膜或溅射薄膜要强。以聚丙烯、可
溶性聚四氟乙烯或聚四氟乙烯为材料的烧杯和盛运容器,可用作室温氢氟酸溶液的腐蚀槽和盛运容
器。干法刻蚀氮化硅和一些以氟化氢为基础的氮化硅溶液腐蚀,标准的光刻胶工艺能为其提供合适
的掩膜,尽管这些掩膜对较高温度的磷酸溶液或高浓度 HF溶液抗腐蚀性不佳。采用简单的氧化硅腐
蚀预处理可以改善氮化硅的腐蚀均匀性。复杂的氮化硅腐蚀速率已编辑在表中。
硅、多晶硅、锗各向同性腐蚀
随着单晶硅晶圆衬底成为大多数的集成电路和微机电系统(MEMS)加工的衬底材料,在期望的形
状和位置上去除硅方面已经有开发好的多种腐蚀硅工艺。硅各向异性腐蚀,长期作为背腔和硅薄膜
形成的标准加工工艺,在许多应用中已经被具有垂直刻蚀的深反应离子刻蚀取代。正面形貌特征如
纵横比(腐蚀深度和腐蚀宽度比)大于1:1的沟槽和通道一般都是干法刻蚀。传统的以液态腐蚀液进行
的硅台面的腐蚀过程已经升级为等离子刻蚀处理。采用等离子聚焦的高硅腐蚀速率已经在非接触式
硅片减薄工艺中实现,采用氩和 CF4气体能达到20μm /分钟[59]。基于电化学或高掺硼的硅的腐蚀自
停止技术已经被带有硅片键合的埋氧化层自停止腐蚀和提供干法刻蚀来替代湿法刻蚀形成 SOI的其
他方法替代。用于倒芯片封装和芯片级封装的硅晶圆整体减薄仍保留机械研磨和化学腐蚀的湿法刻
蚀工艺。含有钠或钾的各向异性的硅腐蚀剂存在半导体工艺的污染问题,主要在 MOS管中有潜在的
阈值电压的漂移现象;因此被认为是不标准的。本章后面讨论硅各向异性腐蚀和硅自停止腐蚀。
表 氮化硅腐蚀液及腐蚀工艺
材料 腐蚀率(Å/s) 腐蚀剂 备注和参考文献
1 氮化硅(Si3N4),
LPCVD
计量反应
H3PO4(85%) 160oC; 剥离或掩膜采用 Si(多晶), SiO2 (LTO)
(>20:1), SiO2 (PSG)(2:1);
腐蚀Al (85 Å/s), AlSi (2%) (160 Å/s), Al2O3
(1 Å/s), Cr (17 Å/s),PR (>20 Å/s),
Si3N4(PECVD) (3 Å/s);
轻微腐蚀Ge(多晶) (< Å/s), 四甲基氢氧胺C型
( Å/s), Pyrex玻璃 ( Å/s), 石英 (<
Å/s), 蓝宝石 (< Å/s), Si (< Å/s),Si(多
晶 ) (< Å/s), SiGe(多 晶 ) (< Å/s),热
SiO2(< Å/s), TiW ( Å/s)
不明显腐蚀金、铌、钽、带回流加热槽;PFA容器;
去离子水漂洗[27,28]
2. 氮化硅(Si3N4),
LPCVD
低应力
H3PO4(85%) 160◦ C; 去除或掩膜用 Si(多晶 ), SiO2 (LTO)
(>13:1); SiO2 (PSG)(1:1); 参见用于计量反应氮
化硅用同样的刻蚀剂的备注[27]
3.氮化硅(Si3N4),
CVD
–3 H3PO4(85%) 140–200oC; 腐蚀速率为 Å/s 在 180◦C; 掩膜
用SiO2(CVD) (>4:1);
腐蚀Si ( Å/s) 在180◦C; 使用回流系统冷凝;去
离子水漂洗[25]
4.氮化硅(Si3N4),
PECVD
高指数
H3PO4(85%) 160oC; 去 除 或 掩 膜 用 Si多 晶 ), SiO2 (LTO)
(>13:1); SiO2 (PSG)(1:1); 参见用于计量反应氮
化硅用同样的刻蚀剂的备注[27]
5.氮化硅(Si3N4),
LPVD
计量反应
HF(49%)
稀释
20oC; HF刻蚀(49 重量比); 掩膜用Si(多晶)或 短
时间用光刻胶;刻蚀SiO2 (>300 Å/s), W (1 Å/s);
去离子水漂洗[27]
6.氮化硅(Si3N4)),
LPCVD
低应力
1 HF(49%)
未稀释
20oC; HF溶液(49重量比); 掩膜用Si(多晶) 或短时
间用光刻胶;刻蚀SiO2 (>300 Å/s), W (1 Å/s);
去离子水漂洗[27]
7.氮化硅(Si3N4),
LPVD
计量反应
HF(49%):H2O
1:10
20◦C; 缓冲HF溶液(10:1); 掩膜采用光刻胶, Si(多
晶) 或 W; 刻蚀 SiO2(>4 Å/s), TiW (1 Å/s); 去
离子水漂洗[27]
8.氮化硅(Si3N4),
PECVD
1-5 HF(49%):H2O
1:10
23oC; 缓冲HF溶液(10:1); 去离子水漂洗[56]
9.氮化硅(Si3N4),
CVD
HF(49%):
HNO3(70%)
3:10
70oC;快速刻蚀 Si [57]
10.氮化硅(Si3N4),
LPCVD
计量反应
HF(49%):
NH4F
(40%)
1:5
20oC; 缓冲HF溶液(5:1); 掩膜用光刻胶或Si(多晶);
刻蚀 SiO2 (>15 Å/s), Ti (快速), TiW (17 Å/s),
W (< Å/s);
不刻蚀 Au, Cr, Nb, Pd, Pt; 随折射率增加氮化
硅的刻蚀率减少,去离子水漂洗[27]
11.氮化硅(Si3N4),
PECVD
低折射率
10 HF(49%):
NH4F
(40%)
1:5
20oC; 缓冲HF溶液(5:1); 掩膜用光刻胶或 Si(多
晶); 参见以同样腐蚀液的计量反应氮化硅的备注
[28]
12.氮化硅(Si3N4),
PECVD
高折射率
HF(49%):
NH4F
(40%)
1:5
20oC; 缓冲HF溶液(5:1); 掩膜用光刻胶或Si(多晶);
参见以同样腐蚀液的计量反应氮化硅的备注 [28]
13.氮化硅(Si3N4),
沉积
2 正交含磷酸 180oC; Transetch-N; 不可用光刻胶; 掩膜用 SiO2
(125:1); 硅的选择性 (125:1); 耐热玻璃或石英
容器; 加水补充被蒸发的水分; 去离子水漂洗[58]
在集成电路和微机电系统(MEMS)加工中,采用光刻胶掩膜的多晶硅薄膜的干法刻蚀是十分流行
的,部分原因是由于多晶硅淀积的厚度通常不超过几微米,使用干法刻蚀成本不高。多晶硅的湿法腐
蚀在各向异性和各向同性腐蚀剂下呈现的结果相似,因为多晶硅的晶粒结构短程有序,只有个别晶
粒具有各向异性。对具有小纵横比和宽线条的有大面积刻蚀区特征的多晶硅刻蚀来说,尤其圆片背
面的多晶硅也需要去除,则采用湿法腐蚀多晶硅比采用干法刻蚀更好。硅或多晶硅的各向同性腐蚀
液由硝酸、氢氟酸与水或醋酸的混合物组成, 可以配成所希望的浓度[60 - 62]。硝酸与硅表面反
应形成二氧化硅,该氧化硅很快就被氢氟酸刻蚀掉。氟化铵在技术上能代替氢氟酸,因为 HF是有硝
酸形成的[27]。典型的干法/湿法刻蚀多晶硅的掩膜包括用于小刻蚀深度的光刻胶,和氮化硅,氧化
硅,或用于深刻蚀的金属。典型的单晶硅、多晶硅,锗的各向同性腐蚀速率和腐蚀化学组分都列在表
。其中的一些刻蚀剂呈现出了适当的各向异性。
标准的金属腐蚀
薄膜金属层在集成电路和微机电系统(MEMS)的加工中起重要作用,它们用于形成衬底接触、电
互连、电极、反射结构和底层硬掩膜。金属刻蚀一般是酸性的,有多种浓度和配方可选。腐蚀速率
主要受到酸浓度、金属类型、腐蚀温度的影响,其次受到在金属层中的合金含量、搅动、腐蚀液废
液和贮存时间的影响,特别是腐蚀液中含有容易挥发的化学品如过氧化氢等。PFA和聚丙烯硅片盒是
人们装载和传输硅晶圆的标准工具。去离子水用来做去除杂质的合适的清洗液,然后用氮气吹干,
或通过一个旋转-清洗-干燥的漂洗周期。因为金属会缩短半导体器件的复合寿命,因此需要特别注
意。预防措施是应该将金属刻蚀设施和用于清洁晶片处理的设备分开。
虽然沉积氧化物、氮化物、及其它金属也能用作合适的掩膜,但光刻胶掩膜在金属光刻工序中
更常用。腐蚀是否完成的检验常常要通过肉眼和显微镜的仔细检查,因为当金属的底层被清除暴露
出来,他的反射率会发生巨大的转变。轮廓测定法可用来测量验证腐蚀步骤完成后的台阶高度。然
而,非接触式椭圆偏振光法或光谱法将揭示底层材料的厚度来验证金属层是否去除干净。
表 锗、硅、和多晶硅各向同性腐蚀液和腐蚀工艺
材料 腐蚀率(Å/s) 腐蚀剂 标注和参考
1.锗(Ge),
LPVCD 多晶硅
77 H2O2(30%)
未稀释
50 oC; 掩膜用光刻胶、Si3N4, SiO2 (LTO);
腐蚀 Cr (20 Å/s), TiW, W (25 Å/s);
轻腐蚀 Al (更厚), AlSi (2%) (< Å/s), SiGe(多晶)
(< Å/s);
不明显的腐蚀四甲基氢氧胺 C类,聚酰亚胺,Pyrex玻璃,石
英、蓝宝石、硅、Si(多晶),氮化硅、二氧化硅,去离子水
冲洗;不明显的腐蚀Ge浓度小于的多晶SiGe[28, 63]
2.锗(Ge),
(111)
5 H2O2(30%):H2
O
1:5
26 oC,(111)面, 去离子水冲洗[64]
3.锗(Ge),
(100)
40 H3PO4(85%):
H2O2(30%):H2
O
1:6:3
30 oC;刻蚀 Ge(110) 50 Å/s, Ge(111) 30 Å/s; 去离子
水冲洗[65]
4.锗(Ge),
(100)
1800 HF(49%):
H2O2(30%)
1:1
25 oC; (100) 晶向; 在 (111) (3500 Å/s)和 (110)晶向
(6500 Å/s)刻蚀较快; 与晶向相关,搅拌,去离子水冲洗
[66]
5.锗(Ge),
(111)
4200 HF(49%):
H2O2(30%)
2:1
25 oC,Ge(111)晶面,Ge(100)刻蚀较慢,Ge(110)刻蚀较快,
对硅高选择性, 去离子水冲洗(64、67、68)
6.锗(Ge),
(111)
330 HF(49%):
H2O2(30%):H2
O
1:2:10
25 oC,Ge(111)晶面, 去离子水冲洗[67]
7.锗(Ge),
(100)
700 HF(49%):
H2O2(30%):H2
26 oC,(100)晶面,优先腐蚀剂;(110)晶面和低掺杂最快,
去离子水冲洗[64]
O
1:1:4
8.锗(Ge),
单晶
4000 HF(49%):
HNO3(70%)
1:9
室温,速率是近似的; 去离子水冲洗[69]
9.锗(Ge),
单晶
HF(49%):
HNO3(70%):冰
醋酸 3:5:3
室温,HNA腐蚀剂;也是CP-4A 腐蚀剂;腐蚀速率
随着带有∼%溴[26])的CP-4 腐蚀液(camp# 4 腐蚀液)
增加而增加;; 去离子水冲洗[70]
10.锗(Ge),
(100)
2100 HF(49%):
HNO3(70%):冰
醋酸
18:8:5
室温,HNA腐蚀剂;搅拌去除泡沫和减少小丘的形成; 去离
子水冲洗[71]
11.锗(Ge),
(100)
4300 HF(49%):
HNO3(70%):冰
醋酸
18:8:5
室温,HNA腐蚀剂;搅拌去除泡沫和减少小丘的形成; 去离
子水冲洗[71]
12.锗(Ge), HNO3(70%)
未稀释
温热, 去离子水冲洗[72]
13.锗(Ge),
LPCVD 多晶
150 HNO3(70%):
NH4F
(40%):H2O
126:5:60
20 oC; 氮化硅掩膜; 腐蚀热氧化硅 ( Å/s), 淀积氧
化硅(2–65 Å/s); 去离子水冲洗; 参见用同样腐蚀液的
单晶硅的备注[28]
14.锗(Ge),
体材料
35 NH4OH(29%):
H2O2(30%):H2
O
1:6:48
室温, 去离子水冲洗[73]
15.锗(Ge), 250 硝酸,氢氟酸
和醋酸
20 oC;Transene RSE- 563;二氧化硅掩膜;各向同性, 去
离子水冲洗[74]
16.硅(Si),
单晶
460-830 BrF3 蒸 汽 ,
低压
室温,BrF3蒸汽腐蚀剂;脉冲腐蚀;每1分钟
一个脉冲;500毫托,腐蚀选择性 > 1000对氧化物、坚膜胶、
铝、铜、金、镍,略腐蚀氮化硅(400:1到800:1选择性)[75]
17.硅(Si), HF(49%):
HNO3(70%)
1:4
20 oC; 去离子水冲洗[53]
18.硅(Si),多晶 700 HF(49%):
HNO3(70%)
1:3
室温, 去离子水冲洗[76]
19.硅(Si),
单晶
40-8000 HF(49%):
HNO3(70%)
2:98 to
34:66
30 oC;搅拌和样品的转动,增加HF来增加腐蚀速率;随使用
增长速率降低; 去离子水冲洗[77]
20.硅(Si),,
多晶
90 HF(49%):
HNO3(70%):H2
O
2:70:28
室温,HNW 腐蚀剂; 去离子水冲洗[45]
21.硅(Si),
单晶
120027,000 HF(49%):
HNO3(70%):H2
O
可变
25 oC;HNW腐蚀剂;搅拌增加速率;随使用增长速率降低;用
水替代醋酸会降低腐蚀速率, 去离子水冲洗(61、78)
22.硅(Si),
多晶
25 HF(49%):
HNO3(70%):醋
酸
1:20:20
室温,HNA腐蚀剂;持续搅拌,轻微腐蚀氧化物;新配溶液,
去离子水冲洗[45]
23.硅(Si),
单晶
5800 HF(49%):
HNO3(70%):醋
酸
3:5:3
室温,HNA腐蚀剂;也是CP-4A 腐蚀剂;快速化学抛光, 去
离子水冲洗[22]
24.硅(Si),
单晶
120080,000 HF(49%):
HNO3(70%):醋
酸
可变
25 oC,HNA腐蚀剂;掩膜用氮化硅、二氧化硅,黑蜡(室温)、
在2:1:3比例时腐蚀速率600 - 3200Å/s;搅拌速率增加;连
续使用速率降低;轻掺杂减少速率, 去离子水冲洗[61、78]
25.硅(Si),
单晶
25 HNO3(70%):
NH4F
(40%):H2O
126:5:60
20 oC,小心光刻胶掩膜使用,SiO2(15:1)、氮化硅(750:1),
氮化硅(低应力)(500:1);
刻蚀 Ag (8 Å/s), Al (10 Å/s), AlSi (2%) (65 Å/s),
Al2O3 ( 2–17 Å/s), Cr ( Å/s), Cu (6 Å/s),
Ge(多晶) (150 Å/s),石墨 (10 Å/s), Mo (1800 Å/s),
Nb (13 Å/s), Ni ( Å/s),
Pyrex玻 璃 (20 Å/s), 石 英 (2 Å/s), Si3N4(PECVD)
(2–10 Å/s),Si(多晶 ) (15–50Å/s),SiGe(多晶 ) (90
Å/s), SiO2 (LTO) (2 Å/s),SiO2 (PECVD) (4–17 Å/s),
SiO2 (PSG) (30–65 Å/s), Ta (1 Å/s),Ti (50 Å/s),
TiW (4 Å/s), Va (1600 Å/s), W (2 Å/s);轻刻蚀蓝宝
石 ( Å/s);不明显腐蚀Au,聚对二甲苯C型,Pd,聚酰
亚胺,Pt,TiN;用前混合几小时;搅拌改善均匀性;连
续使用速率降低;去离子水冲洗[27,28]
26.硅(Si),
LPVCD
多晶
15-50 HNO3(70%):
NH4F
(40%):H2O
126:5:60
20 oC;与掺杂有关,参见用于单晶硅和相同的腐蚀液的备
注[28]
27.硅(Si),
无定形沉积
NH4OH(29%):H
2O
1:10
60 oC;去离子水冲洗[79]
28.硅(Si),
单晶
165 SF:H气体
1:1000
1060 oC; SF6 气态腐蚀 [80]
29.硅(Si),
单晶
77 XeF2气体, 低
压
20 oC;XeF2气态腐蚀;托,掩膜用铝(> 1000:1),光刻胶;
氮 化 硅 (35: 1)、 氮 化 硅 (低 应 力 )(>
1000:1),SiO2(>1000:1);腐蚀Ge,Mo, 多晶(30 Å/s), Nb,
Ta, TiW, SiGe, Ti (5 Å/s), Va,W (13 Å/s)
不明显腐蚀铝、AlSi(2%)、聚酰亚胺、石英、二氧化硅,
氧化锌[81]。
不腐蚀丙烯酸、铝、Ga、镍、光刻胶、氮化硅,SiC,Pt[82];
用缓冲氢氟酸溶液先去除自然氧化层(10:1);腐蚀率受图
形特征和负载影响大[27、28)
30.硅(Si),
LPCVD多晶
30 XeF2气体, 低
压
室温,XeF2蒸汽刻蚀,参见上面单晶硅的备注[27]
31.硅(Si), 100 硝酸和氢氟
酸
25 oC; Transene RSE- 200;二氧化硅掩膜;各向同性, 去
离子水冲洗[83]
32.硅锗
(SiGe), (100),
外延
17 HF(49%):
H2O2(30%):冰
乙酸
1:2:3
室温; ; 轻刻蚀 Si (无Ge)∼ Å/s; 去离子
水冲洗[84]
33.硅锗
(SiGe),(100),
分子束外延
18 HF(49%):
H2O2(30%):冰
乙酸
1:2:3
25 oC; p-型; 轻刻蚀 Si (< Å/s); n-掺杂
有更快的腐蚀速率 (38 Å/s 对 1 × 1018 cm−3
Sb);锗含量增加腐蚀速率 (860 Å/s 对 100% Ge,相对硅
有50,000:1 的选择性); 腐蚀前混合后需等100 - 180分
钟;用水代替冰乙酸使速率减慢,去离子水冲洗[85]
34.硅锗
(SiGe),(100),
分子束外延
HF(49%):
HNO3(70%):H2
O
5:40:20
22 oC HNW腐蚀液;;轻微腐蚀Si( A / s);
随HF或HNO3浓度增加而腐蚀速率增加;随HNO3浓度减小而
选择性增加; 去离子水冲洗[86]
35.硅锗
(SiGe),(100),
分子束外延
HF(49%):
HNO3(70%):H2
O
1:350:300
22 oC;HNW腐蚀液;; 轻微腐蚀Si( A / s);
用水替代冰乙酸使腐蚀锗硅和硅的速率加倍,同时保留了
100:1的选择性; 去离子水冲洗[87]
36.硅锗
(SiGe),LPCVD
多晶
90 HNO3(70%):
NH4F
(40%):H2O
126:5:60
20 oC,参见单晶硅和同样腐蚀液的备注[28]
37.硅锗
(SiGe),RTCVD
多晶
NH4OH(29%):
H2O2(30%):H2
O
1:1:5
75 oC; ; 轻微腐蚀多晶硅 ( Å/s), SiO2
( Å/s); n-掺杂 腐蚀速率增加 ;p-掺杂
腐蚀速率降低,较高Ge比例使腐蚀速率增加(1100
A / s对100% 多晶Ge); 去离子水冲洗[88]
正如本章所用的,标准的金属包括铝、钛、和钨。含硝酸和磷酸的腐蚀液先用硝酸将裸露的铝
转变成铝氧化物,然后用磷酸腐蚀该氧化物。腐蚀速率通常随着腐蚀温度和浓度的提高而提高。表
中列出了多种标准金属层的腐蚀液和腐蚀速率。
光刻胶去胶技术与圆片清洗工艺
几乎在每一个集成电路或MEMS工艺中都有多次的光刻后的光刻胶的去除工艺,该工艺往往在薄
膜刻蚀之后立即呈现。虽然新配的和预先配置好的商用去胶液在光刻胶去胶工艺中大量使用,但等
离子去胶在低压(例如,300毫托)的情况下能够清洁、快速、并有效地消除硅晶圆正反面薄薄的光刻
胶残留物或清除已经暴露于恶劣腐蚀液或高能等离子体中的厚的,坚膜过的光刻胶。
硫酸和过氧化氢的新配混合物(被称作“水虎鱼”,一两滴能快速灼伤皮肤表面)也提供了一个
快速去除晶圆上光刻胶的方法。湿法剥离会导致形成泡沫使晶圆漂浮到不良位置,需要加强搅拌和
预先拉出并在放入圆片支架或圆片盒的方法敲碎聚集气泡,特别是那些具有厚的单面或双面涂敷光
刻胶的晶圆更需如此。在坚膜之前的光刻胶可以用有机溶剂如丙酮有效的去除,尽管这种胶会在因
暴露在等离子中变得硬化而失效。剥离技术可以去除光刻胶和钻蚀金属下的光刻胶以剥离金属薄膜,
通常做法是在金属槽里以丙酮为溶剂,采用超声搅拌。
在热氧化或LPCVD淀积前要进行圆片清洗以除去一些残余光刻胶,但是,一般期望在晶圆清洗前
光刻胶去胶工艺已经完全去除了硅片上的光刻胶了。PFA或石英烧杯通常用于湿法剥离光刻胶,而湿
法去胶需要温度加热到约120oC。对酸性去胶来说,清洗后立即去除晶圆上的光刻胶必须小心谨慎,当
滚烫的晶圆表面上有酸和水时,要避免的酸和水泼溅出来。当去胶后溶液被有效稀释以及去除了酸、
碱或溶剂之后进行倾倒式清洗,再进入一个旋转-清洗-干燥循环、或使用氮气枪吹干圆片。先用肉眼
检查光刻胶的去除之后,再用显微镜检查可能显示为较薄的、底层硅片图形上坚膜后的胶的再淀积
所留下的残胶。
下表给出光刻胶材料去除的工艺。尽管不是很详尽,但该表给微机电系统和集成MEMS开发者关于
普通光刻胶以超净间工艺环境下常用的化学品进行相关的操作的信息。表列出了湿法和干法光刻
胶去胶工艺范围。去除速率与光刻胶的种类和厚度,前烘周期,和暴露于化学腐蚀液中的程度高度
相关。表提供了一种采用加热的商用去胶液去除光刻胶的光刻前清洗工艺。表给出了一个
从光刻曝光后的硅片上去除光刻胶的方法,该光刻胶因不慎或不正确的曝光后需要去胶以便重新进
行涂胶光刻。这些技术可以应用于负性和正性光刻胶。一个将正胶改成负胶的操作时先将圆片上的
光刻胶整体曝光,然后在标准的显影液中进行显影。表提供了一些溶剂浸泡工艺以去除包括在
圆片上旋涂的光刻胶和干燥的光刻胶等形成的有机物,这些工艺可能也对载片容器,镊子,圆片盒,
和真空笔的清洗适用[107]。对于未烘的和准备烘的光刻胶,丙酮和甲基酒精浸泡步骤也许在一个可
选的超声波清洗槽中能减小到2分钟。紧跟着用流动的去离子水冲洗30秒再用氮气干燥[108]。表
介绍了采用溶剂和超净室的棉签去除有机污染物的工艺。表描述了用于去除在圆片或衬底样品
上可能产生的划伤微尘和碎片的一种微粒去除工艺。大多数时间去除光刻胶的工艺对每种方案至少
需要5分钟,对大多数情况,建议每次清洗10分钟。
表 标准金属(Al,Ti,W)腐蚀剂和腐蚀工艺
材料 腐蚀速率
(Å/s)
腐蚀剂 备注和参考文献
1 铝(Al),
淀积
870 H2SO4(96%):H2O2(30%)
56:1
120oC;高硫酸 水虎鱼腐蚀液;
腐 蚀 Ag(100Å/s),AlSi(2%)(30Å/s), Al2O3(3-15 Å/s),
Cr(1-3Å/s), Cu(15Å/s), Mo(3Å/s), Nb(1Å/s), Ni(65
Å/s), NiCr(15 Å/s), 聚酰亚胺(2800 Å/s),Ti(40 Å/s);
轻微刻蚀 Ge(多晶)(软化), 聚对二甲苯 C类( Å/s),
Pt( Å/s),TiW( Å/s);
不明显腐蚀 Au,Pyrex玻璃,石英,蓝宝石,Si,Si(多晶),
SiGe(多晶),Si3N4,SiO2,Ta;放热;使用前立刻加 H2O2,
去离子水冲洗[27,28]
2铝(Al),
淀积
H2SO4(96%):HCl(38%):H
2O 1:1:1
20-50 oC;不明显腐蚀 Si,SiO2,去离子水冲洗[45]
3铝(Al),
淀积
33 H3PO4(85%) 稀释 50 oC;轻微刻蚀 Si,SiO2,去离子水冲洗[45]
4铝(Al), 100 H3PO4(85%):H2O2(30%):H 35 oC;Krumm腐蚀剂;后烘光刻胶以提高抗蚀;
淀积 2O 8:1:1 50 oC时腐蚀速率增加到 120 Å/s,80 oC时 300 Å/s;也腐
蚀 GaAs,去离子水冲洗[26,89]
5铝(Al) 25 H3PO4(85%):HNO3(70%)
16:1
40 oC;加水减小腐蚀速率;搅拌;去离子水冲洗[26]
6铝(Al),
蒸发
15 H3PO4(85%):HNO3(70%):
H2O 16:1:4
室温;去离子水冲洗[90]
7铝(Al),
蒸发
6 H3PO4(85%):HNO3(70%):
醋酸:H2O 4:1:4:1
24 oC;PAN腐蚀剂(磷-醋-硝酸),腐蚀速率随温度的增加
而增加;去离子水冲洗[91]
8铝(Al),
沉积
15-50 H3PO4(85%):HNO3(70%):
醋酸:H2O 16:1:1:2
35-45 oC;PAN腐蚀剂;温度越高刻蚀速度越快;腐蚀速率
随 Al合金中 Cu和 Si而变;搅拌下出现明显的 H2气泡;去
离子水冲洗[30]
9铝(Al),
在 GaAs上沉
积
HCl(38%):H2O 1:2 80 oC;可用于 GaAs;去离子水冲洗[8]
10 铝(Al),
溅射
1400 HCl(38%):H2O2(30%):H2
O 8:1:1
30 oC;50 oC时腐蚀速度增加到 1700 Å/s,后烘光刻胶可提
高抗蚀性;去离子水冲洗[89]
11
铝(Al),沉
积
100 HCl(38%):HNO3(70%):H2
O 3:1:2
30 oC;用光刻胶做掩膜;
腐蚀 Ag,Au(115 Å/s),AlSi(2%),Cu(100 Å/s),Mo(110
Å/s),Ni(17 Å/s),Pd(65 Å/s);
轻微刻蚀 Al2O3( Å/s),SiO2(PECVD)( Å/s),Pt
( Å/s),Ta( Å/s),Ti( Å/s),TiW( Å/s),
W( Å/s);不明显腐蚀 Cr,Nb,聚酰亚胺,石英,蓝宝
石,Si,Si(多晶),Si3N4,SiO2(低温氧化物),SiO2(磷
硅玻璃);加水减少对光刻胶的 PR侵袭;自热;去离子水冲
洗[28]
12 铝(Al) 4000-8000 HCl(38%):HNO3(70%):H2
O 10:1:9
50 oC;Al和 Al合金;去离子水冲洗[92]
13铝(Al),
沉积
40 HF(49%):H2O 1:10 20 oC;DHF腐蚀液(10:1);AlSi(2%)的刻蚀速度;高 HF
浓度使腐蚀速度下降(对 HF(49%重量)腐蚀液时 Å/s;,
无水 HF是 Å/s[93];用光刻胶做掩膜;
腐蚀 SiO2(4 Å/s),低温氧化硅(6 Å/s),磷硅玻璃(80-250
Å/s),Ti(180 Å/s),TiW(1 Å/s);
轻度腐蚀 SiGe(多晶)(< Å/s),Si3N4( Å/s)低应力
Si3N4(< Å/s);
不明显腐蚀 Ag,Au,Cr,Cu,Ge(多晶),Mo,Nb,Ni,NiCr,
Pd,聚酰亚胺,Pt,Si,Si(多晶),Ta,TiN,TiW,Va,
W;去离子水冲洗[27]
14铝(Al),
硅上沉积
30-550 磷酸,硝酸和乙酸 25-75 oC;40 oC时典型速率(40 Å/s),Transene铝腐蚀液
A型;高温腐蚀更快;掩膜用光刻胶,Si3N4,SiO2;
腐蚀 Cr(轻微),Cu,GaAs,Ni;
不明显腐蚀 Au,NiCr,Si,Si(多晶),Ta,TaN,Ti,W;玻璃,
聚四氟乙烯或聚丙烯容器;对于快速的刻蚀搅动加快腐蚀并
改善均匀性;去离子水冲洗[94]
15 铝(Al),
GaN,GaAsP,
40-200 不含硝酸的腐蚀液 25-50 oC;Transene铝腐蚀液 D型;40 oC时典型速率(125
Å/s);与 GaAs,GaP一起使用;掩膜用光刻胶,Si3N4,
GaP,NiCr,Si
或其他衬底
上沉积
SiO2;
轻度刻蚀 Cr和 Si3N4;不明显腐蚀 Au,Cu,Ni,NiCr,Si,
Ta,TaN,Ti,W;玻璃,聚四氟乙烯或聚丙烯容器;刻蚀速
度与 Al的成分有关,去离子水冲洗[94]
16 铝(Al),
沉积
160 磷酸,硝酸,乙酸 40 oC;Cyantek Al-11,经常搅动;石英容器;去离子水冲
洗[95]
17 钛(Ti),
沉积
H2O2(30%)未稀释 50-60 oC;去离子水冲洗[45,96]
18钛(Ti),
沉积
H2SO4(96%)未稀释 80 oC;去离子水冲洗[45,76]
19钛(Ti),
沉积
H2SO4(96%):H2O2(30%)
2:1
70 oC;不明显腐蚀 TiSi2,去离子水冲洗[97]
20
钛(Ti),沉
积
H2SO4
( 96%) :HF(49%):H2O
30:1:69
70 oC;去离子水冲洗[98]
21
钛(Ti)
H3PO4(85%) 未稀释 温热;去离子水冲洗[96,99]
22
钛(Ti)
HCl(38%) 未稀释 室温;去离子水冲洗[96]
23
钛(Ti),沉
积
2000 HF(49%):H2O 1:9 32 oC;DHF腐蚀液(9:1);光刻胶掩膜;去离子水冲洗[16,
100]
24钛(Ti),
沉积
180 HF(49%):H2O2(30%):H2O
1:1:20
20 oC;光刻胶掩膜;刻蚀速度随着 HF浓度的增加而增加;
腐 蚀 Al( 25 Å/s), AlSi( 2%)( 40 Å/s), SiO2( 2
Å/s) ,SiO2(PSG)(35 Å/s),W(2 Å/s);轻微腐蚀 Si(多
晶)( Å/s),Si(多晶,n-掺杂)( Å/s);
不明显腐蚀 Cr,蓝宝石,Si,Si3N4( Å/s),TiW;去离
子水冲洗[27,28]
25钛(Ti),
沉积
HF(49%):HNO3(70%)
1:200
室温;去离子水冲洗[45]
26钛(Ti),
沉积
HF(49%):HNO3(70%):H2O
1:1:50
室温;HNW腐蚀液;去离子水冲洗[45,76]
27钛(Ti),
沉积
3000 HF(49%):HNO3(70%):H2O
1:2:7
32 oC;HNW腐蚀液;光刻胶掩膜;去离子水冲洗[16,100]
28钛(Ti),
沉积
NH4OH(29%):H2O2(30%):
H2O 1:1:5
50 oC;不明显腐蚀 TiSi2;去离子水冲洗[97,101]
29钛(Ti),
沉积
50 盐酸,没有氢氟酸 85 oC;在 70 oC时刻蚀速度是 10 Å/s;氯氮卓二钾钛腐蚀
液 TFTN;光刻胶掩膜;刻蚀 Al,Cr,GaAs,Ti;轻度腐蚀
Cu,Ni;不明显腐蚀 Au,Si,Si3N4,SiO2,Ta,TaN,W;聚
丙烯或聚丙烯容器;去离子水冲洗[102]
30
钛钨(TiW)
( 90/10) ,
溅射
1 H2O2(30%)未稀释 20 oC;光刻胶掩膜;腐蚀 W( 3 Å/s),不明显腐蚀
AlSi(2%)( Å/s),Si,Si(多晶),Si3N4,SiO2,Ti,去离子
水冲洗[27]
31钛钨(TiW), 10-15 有专利 25到 40 oC;氯氮卓二钾 钛-钨 TiW-30;光刻胶掩膜;腐
淀积 蚀 Cu,GaAs;轻微腐蚀 Ni,Ti,W;
不明显腐蚀 Al,Au,Cr,Si,Si3N4,SiO2,Ta,TaN;冷储,
去离子水冲洗[103]
32
钨(W),沉
积
3 H2O2(30%)未稀释 20 oC;光刻胶掩膜;腐蚀 TiW(90:10)(1 Å/s);
轻微腐蚀 AlSi(2%)(< Å/s);
不明显腐蚀 Al,Si(多晶),Si3N4,SiO2,采用 Al掩膜时 Ti
终点检测困难;去离子水冲洗[27,45]
33
钨(W),沉
积
25 H2O2(30%)未稀释 50 oC;光刻胶掩膜;腐蚀 Cr(18 Å/s),Ge(多晶)(75
Å/s),TiW;
轻微腐蚀 AlSi( 2%) (< Å/s), SiGe(多晶) (<
Å/s);
不明显腐蚀 Al,C型聚对二甲苯,聚酰亚胺,Pyrex玻璃,
石英,蓝宝石,Si,Si(多晶),Si3N4,SiO2;考虑用超声
波去除气泡;去离子水冲洗[28]
34 钨(W) HCl( 38%) :HNO3(70%)
3:1
高温;王水;去离子水冲洗[104]
35 钨(W) HF( 49%) :HNO3(70%)
4:1
高温,去离子水冲洗[104,105]
36 钨(W),
沉积
HF( 49%) :HNO3(70%)
1:1
室温,去离子水冲洗[45,98]
37 钨(W),
沉积
80-250 以铁氰化物为基础 20-60 oC,30 oC时腐蚀速率是 140 Å/s;钨刻蚀剂 TFW;光
刻胶掩膜;
腐蚀 Al,Cr,GaAs;
轻微腐蚀 Si,SiO2;
不明显腐蚀 Au,Cu,Ni,Si3N4,Ta,TaN,Ti;去离子水冲
洗[106]
表 光刻胶去胶工艺
材料 去胶速度(Å/s) 去胶物 备注和参考文献
1 有机残留 N/A O2等离子体 干法刻蚀; -10分钟;等离子体; 300mT, O2,
100-300W;可能形成表面氧化物[108]
2 有机残留 N/A O2 反应离子刻蚀 干法刻蚀;1-5分钟;10-50mT,O2,100-400V偏压;用
于大多数难以去除的薄膜[108]
3 有机残留 N/A 紫外臭氧 在紫外臭氧中 1-30分钟[108]
4 光刻胶,
旋涂
>20000
变化
丙酮 20 oC,轻微腐蚀 C型聚对二甲苯( Å/s);
不明显腐蚀 Ag,Al,Al2O3,Au,Cr,Cu,Mo,Nb,Ni,
NiCr,Pd,聚酰亚胺,Pt,Pyrex玻璃,石英,蓝宝石,
Si,Si(多晶),Si3N4,SiO2,Ta,Ti,TiN,TiW,Va,
W;盖上不紧的盖子可加热,或使用超声波;如果圆片经
过 130oC以上的坚膜或干法刻蚀,溶解速度明显减慢;
适用于经过水虎鱼,O2等离子体,或一种商业的剥离器
处理后的硬胶;对大部分无机材料化学惰性[27,28]
5 光刻胶
(PR),
旋涂
可变 H2SO4(96%):H2O2(30%
) 2:1到 4:1
90-140 oC;水虎鱼腐蚀液;混合时加过氧化物到硫酸中;
去离子水冲洗[109]
6 光刻胶
(PR),
旋涂
可变 H2SO4(96%):H2O2(30%
)
56:1
120 oC,含硫高的水虎鱼腐蚀液;
腐蚀 Ag(100 Å/s),Al(850 Å/s),AlSi(2%)(30
Å/s),Al2O3 (3-15 Å/s), Cr (1-3 Å/s),Cu (15 Å/s),
Mo (3 Å/s), Nb(1 Å/s), Ni(65 Å/s), NiCr(15 Å/s),
聚酰亚胺(2800 Å/s),Ti(40 Å/s);
轻微腐蚀Ge(多晶)(软化),C型聚对二甲苯( Å/s),
Pd( Å/s),Pt( Å/s),TiW( Å/s);
不明显腐蚀 Au,Pyrex玻璃,石英,蓝宝石,Si,Si(多
晶),SiGe(多晶),Si3N4,SiO2,Ta;
加热和搅拌;5-10分钟;发热;使用前立即加 H2O2;在
硅衬底上形成能用 DHF腐蚀液(10:1)腐蚀 10秒去除
的氢氧化硅;去离子水冲洗[27,28]
7
光刻胶
(PR),
旋涂
>80
可变
异丙醇(异丙基酒精
或异丙醇)
20 oC;剥离光刻胶比丙酮和甲醇慢一点;
不明显腐蚀 Ag,Al,Al2O3,Au,Cr,Cu,Mo,Nb,Ni,
NiCr,C型聚对二甲苯,Pd,聚酰亚胺,Pt,Pyrex玻
璃,石英,蓝宝石,Si,Si(多晶),Si3N4,SiO2,Ta,
Ti,TiN,TiW,Va,W[28]
8 光刻胶
(PR),
旋涂
>2500
可变
甲醇(MeOH) 20 oC;剥离光刻胶比丙酮慢一点,能产生残留;不明显
腐蚀 Ag,Al,Al2O3,Au,Cr,Cu,Mo,Nb,Ni,NiCr,
C型聚对二甲苯,Pd,聚酰亚胺,Pt,Pyrex玻璃,石
英,蓝宝石,Si,Si(多晶),Si3N4,SiO2,Ta,Ti,
TiN,TiW,Va,W[28]
9 光刻胶
(PR),
旋涂
可变 NH4OH(29%):H2O2
(30%):H2O 1:1:5
80 oC;>5分钟;去离子水冲洗[108]
10 光刻胶
(PR),
旋涂
5
可变
O2等离子体 干法灰化;20oC;清除残留;在 50W功率,300mTorr和
间隙为 的等离子体腔中 O2流量 51sccm,转变为
无机物[108]
11 光刻胶
(PR),
旋涂
50 O2等离子体 干法灰化或剥离;20 oC;在 400W功率,300mTorr和间隙
为 的等离子体腔中 O2流量 51sccm,刻蚀 C型聚
对二甲苯(35 Å/s),聚酰亚胺(60 Å/s),转变为无机
物[27,28]
12 光刻胶
(PR),
旋涂
可变 O2等离子体 干法灰化或剥离;等离子体腐蚀机,桶型腐蚀师,灰化
机[110]
13 光刻胶
(PR),
旋涂
可变 AZ300T(TMAH,NMP,
其他)
80 oC;5分钟;溶剂通风罩;最终的去胶池;去离子水
冲洗[111]
14 光刻胶
(PR),
旋涂
可变 EKC830(乙醇,n型
甲基,吡咯烷酮)
80 oC;在 80 oC 10分钟刻蚀 1m的光刻胶;30分钟可
腐蚀 10m的胶;最初搅拌 5-10秒钟然后每 5分钟搅动
一次;80 oC用 AZ300T腐蚀 5分钟;3次快速倾倒式冲
洗;对剥离工艺用超声波池[111]
15 光刻胶
(PR),
>14000
可变
微带 2001 85 oC;富士胶片去胶液 微带 2001;
腐蚀聚酰亚胺(85 Å/s);
旋涂 不显著的腐蚀石墨,Pyrex玻璃,蓝宝石,Si,Si(多
晶),Si3N4,SiO2,可用于 Al,Ti,W;去离子水冲洗[28]
16 光刻胶
(PR),
旋涂
可变 纳米剥离(硫酸,卡
罗酸,过氧化氢)
20 oC或更高;Cyantek公司;纳米剥离液;每槽>5分钟;
多槽[111]
表 光刻前清洗工艺(旋涂前)
材料 去胶速率(Å/s) 去胶液 备注和参考文献
1a 光刻胶 (PR) N/A AZ300T( NMP+TMAH)或
PRX1165(NMP)
80oC;10分钟;紧接下一
步[112]
1b N/A 异丙醇 室温;紧接下一步[112]
1c N/A 去离子水 漂洗;N2吹干;脱水烘干
>100oC 2min;旋涂前冷却
衬底[112]
表 光刻前清洗工艺(重新旋涂)
材料 去胶速率(Å/s) 去胶液 备注和参考文献
1 圆片上的光刻胶
(PR),未后烘
N/A 丙酮 在涂胶台上涂胶前用丙酮
瓶喷 10s直到胶溶解干净;
在旋转过程中丙酮清洗和
干燥[113]
表 采用溶剂去除光刻胶和有机物工艺
材料 去胶速率(Å/s) 去胶液 备注和参考文献
1a 在圆片、部分衬
底、片架和镊子
上的光刻胶(PR)
可变 丙酮 室温;10分钟;AMI去胶工序;溶剂罩;
将衬底或镊子放入有丙酮的烧杯并加盖,
用水进行超声清洗;继续下一步[114]
1b N/A 甲醇 室温;5分钟;溶剂罩;继续下一步[114]
1c N/A 酒精 室温;5分钟;溶剂罩;继续下一步[114]
1d N/A 去离子水 去离子水漂洗;5个快速倾倒式漂洗和甩干
-冲洗-干燥或去离子水喷淋并用 N2吹干
[114]
表 采用棉签去除有机污染物工艺
材料 去胶速率(Å/s) 去胶液 备注和参考文献
1a 光刻胶(PR)残
留和风干的胶
N/A 丙酮 室温;用丙酮涂覆圆片表面;用超净室棉
签擦洗;继续下一步[115]
1b N/A 酒精 用塑料挤瓶喷洗圆片以去除丙酮;用 N2吹
干[115]
表 采用表面活性剂去除粒子沾污工艺
材料 去胶速率(Å/s) 去胶液 备注和参考文献
1a 衬 底 上 的 粒 子
(如划出的灰尘)
N/A 去离子水中加
表面活性剂
表面活性剂,漂洗,或类似的活性剂加超
声搅拌;继续下一步[116]
1b N/A 去离子水 流动的去离子水漂洗;分钟;N2吹干[116]
几乎所有的进炉或淀积工艺之前都要进行圆片清洗,以确保来自湿法腐蚀和其它工艺的污染和
残留能从圆片适当去除。如果没有完成湿法化学腐蚀步骤之后紧跟着用大量去离子水清洗和最终的
加热氮的旋转-喷淋-甩干循环,这个清洗就更重要了。表 给出了一个在进入对污染敏感的炉子
和淀积操作之前用于硅衬底的标准 RCA清洗周期(最初有 RCA实验室开发)[117,121]。
表 用于硅衬底的RCA清洗周期
材料 腐 蚀 速 率
(Å/s)
腐蚀剂 备注和参考文献
1a 硅衬底(Si) NH4OH(29%):H2O2
(30%):H2O
1:1:5
75oC;有机清洗(. SC-1,标准清洗液
#1,或 RCA-1);去除不溶的有机污染物和
某些金属;光刻胶已去胶;去离子水漂洗
[109]
1b HCl( 38%): H2O2
(30%):H2O
1:1:6
75oC;离子清洗(. SC-2,标准清洗液
#2,或 RCA-2);去除任何离子、碱性或重
金属污染物;去离子水漂洗;甩片-冲洗-
干燥[109]
1c HF(49%):H2O
1:10
室温;DHF腐蚀液(10:1);氧化硅腐蚀液;
去除薄氧化层和前道工艺的任何金属污染;
去离子水漂洗[109]
虽然存在很多有关工艺配方、时间、温度和浓度的调整,但通用的清洗工艺是将硫酸和过氧化
氢混合加热到90—120℃以从圆片表面去除无机和有机物,如光刻胶残留和从空气中淀积的极薄油气。
第二步是采用氢氧化铵和过氧化氢混合加热到 70℃,将硅圆片轻微氧化以将靠近硅表面的污染拉出,
这样就去除了二氧化硅和硅的小颗粒、附加的有机物和金属表面的污染。接着短时间内在室温下将
圆片侵入到氢氟酸溶液以腐蚀掉圆片表面薄的化学生长的氧化硅,使其中的杂质被溶解或漂洗掉。
第四步是将盐酸和过氧化氢混合加热到大约 70℃,清洗掉表面金属和离子污染。每个步骤之间圆片
都要用大量的去离子水,用倾倒式清洗方法清洗。如果条件允许在氢氧化铵和 HCl清洗步骤加超声
搅拌。这三个清洗步骤都在控温槽中预加热,一般在使用前开始混合清洗液。注意这些过氧亲戚步
骤都是在放热的。在混合或添加新的化学品时将引起温度升高。按一般规则,氢氧化铵和 HCl混合
液应当替换,虽然通过添加一些新的过氧化氢可以使该溶液更新。在最后一次的倾倒清洗之后,圆
片传递到旋转-淋洗-干燥器中,在该干燥器中,圆片在慢速旋转的情况下用去离子水喷淋,然后快
速旋转并用热氮气枪吹干。接下来,将圆片快速取出并送进相应的炉管或进一步处理的淀积溶液中。
表 列出了一个在氧化或退火炉操作之前进行圆片清洗周期的替换工艺。对诸如 LPCVD多晶、
氮化硅淀积、外延或受益于去除大面积的自然氧化层的退火工艺等炉操作而言,如表 所示 HF
侵泡的顺序可以颠倒。
表 硅衬底的可选清洗周期(预氧化)
材料 刻蚀速率(Å/s) 刻蚀剂 备注与参考文献
1a 硅基片 H2SO4(96%):
H2O2(30%)
4:1
90℃; 10 分钟;石英器皿;去除微量有机物;5
个快速倾倒清洗周期;继续下一个步骤[122]
1b HF(49%):H2O
1:50
室温;稀氟氢酸腐蚀液(50:1);置于聚四氟乙烯
槽 15—30秒;移除薄的自然氧化物;5个快速倾
倒清洗周期;继续下一个步骤[122]
1c HCl(38%):
H2O2(30%):H2O
1:1:5
70℃;石英器皿;去除微量金属离子;5个快速倾
倒清洗周期;旋转冲洗干燥;立即进行下步操作
[122]
表硅衬底的清洗周期(预淀积)
材料 腐 蚀 速 率
(Å/s)
腐蚀剂 备注与参考文献
1a 硅 衬 底
(Si)
H2SO4 (96%):
H2O2(30%)
4:1
90℃; 10 分钟;石英器皿;去除微量有机物;5
个快速倾倒清洗周期;继续下一个步骤[122]
1b HCl(38%):
H2O2(30%):H2O
1:1:5
70℃;石英器皿;去除微量金属离子;5个快速倾
倒清洗周期;继续下一个步骤[122]
1c HF(49%):H2O
1:50
室温;稀氟氢酸腐蚀剂(50:1);置于聚四氟乙烯
槽 15—30秒;去除薄的自然氧化层;5个快速倾
倒清洗周期;旋转冲洗干燥;立即进行下步的操作
[122]
例子:湿法化学腐蚀可兼容集成电路的材料
对于大多数集成电路和微机电系统(MEMS)工艺,光刻胶掩膜就能满足标准材料如氧化物、氮化
硅、硅、多晶硅和金属的掩膜腐蚀,如图所示。对于膜异常厚的情况或者当光刻胶无法满足刻
蚀时间要求的时候,可能需要一个硬掩膜。标准可兼容集成电路材料湿法腐蚀的一些实例如下。这
些实例和本章的其他内容旨在提供指导。不要盲信它们的准确性,它们的腐蚀特性应该由使用者来
证实。
图 光刻胶掩膜能满足大多数氧化物、氮化物、硅、多晶硅、和金属薄膜的掩膜和湿法与干法刻蚀步骤的需要,
尽管在某些情况下可能使用硬掩膜。光刻胶掩膜板主要用于适当厚度的掩膜需要。为了更久更深的腐蚀,精心挑选硬
掩膜是首选方法。虽然光刻胶掩膜板和硬掩膜板被选择用来做大部分材料的刻蚀掩膜,但是由于许多其他设备和工艺
的原因影响到了掩膜板的选择。
例1:低温氧化物的湿法刻蚀
为了把一个6000 Å厚未退火,未掺杂的氧化物淀积在硅片所有暴露的表面上,采用硅烷与氧气
在低压化学气相淀积系统中在大概400℃的温度下经过非均相反应的分解来实现,然后将m厚的光
刻胶掩膜涂敷在硅片的最上层。再用缓冲氢氟酸腐蚀剂(6:1)在室温下以50 Å/s的速度腐蚀放在专
用的聚四氟乙烯槽内的12块硅片。硅片在腐蚀剂里的前十秒开始反应。间隔一分半钟将硅片拉出15
秒,把硅片短暂的拉出腐蚀剂,观察背面的表面是否潮湿来判断疏水性,检查硅片背面来确定氧化
物在什么时候去除了。晶圆被刻蚀了120s以充分的清除氧化物,还有另外的15s用来进行10—15%的
过刻蚀。晶圆在去离子水中进行倾倒冲洗五个周期,然后插入一个旋转清洗烘干机里用每分钟600转
速度结合去离子水清洗3分钟,再用每分钟2000转速度旋转并结合热氮气吹干4分钟。
把晶圆从专用的片匣里拿出来放入流程专用盒。随机抽取一个晶圆用10倍的显微镜来进行表面
检查,确保窄线条特征没有被过度的钻蚀,然后用光学膜厚测量系统(例如:NanoSpec)测定薄膜
厚度,用五点法来测量硅圆片上氧化物的厚度来确保100%的去除了氧化物,结果显示还有小于100A
的氧化物留在所有的测试位置上。把晶圆放在15分钟前混合好的十分之九的浓硫酸(96%)和十分之
一的过氧化氢(30%)混合液石英槽中的专用片匣内,在自放热的混合物的帮助下加热到120℃来去
除晶圆上的光刻胶。在具有排气功能的聚丙烯通风罩和一个附近有眼睛清洗及紧急淋浴和广播系统
的操作台之前操作,需要穿戴防护眼镜,护面罩,双重的手套,净化室外套,化学围裙,口罩和短
靴。
例2:硅上氮化硅的湿法腐蚀
初始材料为硅片上有一层1200Å厚的化学计量反应的低压化学气相淀积氮化硅。然后淀积一层
5000 Å厚已退火未掺杂的低温氧化物并光刻成掩膜,将上述硅片装入一个聚四氟乙烯的片匣内放入
装有温度为160℃的热磷酸且具有石英回流系统的水槽内腐蚀27分钟(刻蚀速率为 Å/s),以去
除硅片最上层暴露的氮化物图形和硅片背面所有的氮化物。在腐蚀之前,应把硅片短暂的浸泡在稀
氢氟酸腐蚀剂(50:1)中去除氮化物表面的氧化物来提高腐蚀的均匀性。
例3:在低应力氮化硅结构层下的淀积形成的多晶硅牺牲层腐蚀
将2m厚的多晶硅层从一个厚度为10000Å低应力氮化硅结构层下去除。用一种由硝酸(按重量计
算的70%)、氟化铵(按重量计算的40%)和去离子水组成的体积比为126:5:60的混合剂在室温下腐
蚀33分钟,以从两边来释放20m宽的氮化硅线条(以 50 Å/s的腐蚀速率每边腐蚀10m),然后仔细
且缓慢地硅片放入去离子水中5分钟,使冲洗的去离子水溢出清洗槽,紧接着仔细的用氮气枪吹干。
例4:在光刻过的氮化硅、氧化硅和硅单晶表面腐蚀铝
初始材料是一个表面已有光刻过的氮化硅和氧化硅及接触孔的硅片上覆盖有m厚的溅射Al膜,
该Al膜中含有2%的硅。采用光刻胶掩膜和商业腐蚀剂在40℃的温度下腐蚀1分钟(80 Å/s),最初的
30s上下抽放几次聚丙烯刻蚀槽中的聚四氟乙烯片盒,并进行充足的搅拌和附加额外的10s的过刻蚀,
紧接着是倾倒冲洗和旋转漂洗烘干。
例5:一个MEMS器件的结深确定
一个集成硅CMOS(互补金属氧化物半导体)传感器芯片,其上铝压焊区上覆盖一层PECVD氮化硅,
铝金属层下是多晶硅层,紧接着是氮化钛阻挡层金属和热氧化硅层。上述硅片被放置在一个聚四氟
乙烯芯片夹里,首先用带有表面活性剂(洗)的水超声清洗10分钟,在水龙头下用流动的去离子水
中冲洗半分钟,再用从氮气枪中滤过的氮气吹干表面并去除松散的微粒。接下来在湿法操作台上的
丙酮,甲醇,异丙醇中各浸泡5分钟,用过滤的氮气吹干以去除来自圆片操作引起的污痕和有机残留。
然后上述硅片放置在电热板上的石英烧杯里,该石英烧杯内有用于放硅片的聚四氟乙烯支架。这个
烧杯放置在内置于普通酸加工湿法工作台的水槽里的热板上,用磷酸在160℃下腐蚀大约10分钟,用
来剥去2000Å厚的氮化物( Å/s),接着进行5分钟的去离子水冲洗。任何剩余的铝垫和残留痕迹
在磷酸、双氧水和水(8:1:1)的混合物中在15℃下腐蚀两分钟就可去除。去除厚度为μm(100Å/s),
接着在等离子水中冲洗5分钟。100 Å厚的氮化钛阻挡金属在室温下的氢氟酸刻蚀剂(5:1)中大约4
分钟( Å/s)可被移除,然后放在烧杯中用等离子水冲洗5分钟。4500 Å厚的多晶硅层用包括硝
酸,氢氟酸和水(50:1:20)的溶剂在25℃下进行湿法腐蚀一分钟后被去除。用聚四氟乙烯夹具将硅
片放入BHF(缓冲氢氟酸)刻蚀剂(50:1)中室温腐蚀15分钟可清除15000 Å厚的氧化硅薄膜(17
Å/s),随后用等离子水冲洗分钟。最后在HF(氢氟酸)(49%)和HNO3( 硝酸)(70%)
(200:1)的染结腐蚀液中进行一分钟腐蚀显示结深,随后用用流动的去离子水冲洗分钟并在显
微镜观察前用氮气吹干。
非标准材料和湿法腐蚀
非标准材料包括那些与实际的集成电路同时制造明显不相容的衬底、薄膜、腐蚀剂、工艺、设
备等。交叉污染对任何定制或半定制微电子机械系统工艺来说都是一个主要问题,而解决冲突往往
只有通过隔离设备,晶圆片,化学品和设施达到。许多MEMS器件完全使用IC工艺或仅改变很少部分,
然而,一旦将非标准工艺引入一个标准的晶圆片加工流程,晶圆可能因为规范的限制无法重新再进
入任何标准流程加工。特别关注的污染物,如钠和金等寿命杀手能够影响晶体管的性能和可靠性等。
经验丰富的MEMS器件和工艺设计师了解这些限制,并制定切实可行的设施,工艺和设计约束的解决
方案。例如,微电子机械系统器件在完成20次CMOS的掩膜工艺后可能会使用一个单一的非标准湿法
腐蚀步骤,这一步可能会在一个专用的,隔离的湿法操作台中或在外部设施内以避免与标准CMOS处
理工艺的冲突。一些微电子机械额系统工艺步骤,如扩展牺牲层腐蚀步骤,可以使用与合格的CMOS
工艺相同的化学品和通风柜,尽管需要在通风柜的专门区域设置一个单独的腐蚀槽。通常将MEMS工
艺安排在标准的CMOS或双极工艺的最后,然后在专用设备中完成。
以下各节介绍用于非标准材料的腐蚀速率和工艺,这些非标准材料按绝缘介质,导电氧化物和
半导体,金属,硅化物,塑料和聚合物等分类。
非标准介质材料,半导体和金属刻蚀
非标准介质和金属腐蚀速率主要取决于薄膜材料,沉积技术,类型和腐蚀浓度,腐蚀剂温度。
在更小的范围里,腐蚀速率取决于搅拌,材料已经被腐蚀剂腐蚀的量,和掩膜的预处理条件如在腐
蚀前立即退火或去除天然氧化层等。各种预混合的商业腐蚀剂和从实验室用基本的化学品混合而成
的刻蚀剂可用于几乎所有的电介质和金属薄膜。室温下使用的腐蚀烧杯,腐蚀槽和晶圆固定夹通常
用聚四氟乙烯或聚丙烯的制作,他们与石英或Pyrex玻璃等适合某些腐蚀剂。腐蚀水槽可加热用于控
制腐蚀剂的温度。清洗步骤一般是用去离子水进行倾倒式清洗,再进行一个旋转冲洗热氮气烘干周
期。尽管在某些情况下需要金属,氧化物,或其他介质的硬掩膜,但一般情况下,光刻胶掩膜更有
吸引力。化学药品的处理,存储和腐蚀工艺需要安全预防措施。
表列出了许多非金属介质,导电氧化物,半金属,半导体和化合物半导体的腐蚀速率和腐
蚀剂,表列出了非标准金属薄膜的腐蚀速率与腐蚀剂。表列出了标准和非标准的金属硅化
物的腐蚀速率和腐蚀剂。可以通过在氧化掩膜的窗口中淀积基底金属,烧结后再用合适的金属腐蚀
剂剥离其余的金属来形成硅化物。硅化物对大部分的湿法腐蚀剂具有抗蚀性。如果需要可以采用干
法(等离子)、溅射或离子束腐蚀硅化物。在一个给定的腐蚀剂中,硅化物的不同相(如V3Si,
V5Si3,VSi2)可能有不同的腐蚀速率,某些相可能不能被刻蚀,而其他的则腐蚀容易。许多硅化物
能在高温下被干氧或水汽氧化,然后氧化的基底金属相应地被腐蚀掉[123,124]。有关硅化物和硅
化物处理的的综述,可以在文献[21,97,125-128]发现。
表 非标准介质、导电氧化物、半金属、半导体腐蚀液和腐蚀工艺
材料 腐蚀速率
(Å/s)
腐蚀剂 备注和参考文献
1 锑化铝(AlSb) HCl(38%):HNO3(70%)
1:1
25oC;去离子水漂洗[129]
2 锑化铝(AlSb),
MBE
高 HF(49):H2O
1:20
室温;DHF腐蚀液(20:1);
腐蚀 GaSb;
不明显腐蚀 GaAs,InAs,去离子水漂洗[130]
3 锑化铝(AlSb) 5 HF(49%):H2O:冰醋酸
1:700:7000
室温;离 PMMA图案距离增加腐蚀速率减小;
不 明 显 腐 蚀 GaSb( < Å/s) ,InAs
(< Å/s); 去离子水漂洗[131]
4 锑化铝(AlSb) HF(49%):H2O2(30%):H2O
1:1:1
25oC;去离子水漂洗[129]
5 锑化铝(AlSb) HF(49%):HNO3(70%):乙酸
2:3:1
室温;HNA腐蚀剂;减少乙酸加快腐蚀;去
离子水漂洗[132]
6 锑化铝(AlSb),
MBE
7 MF319(基于 TMAH的显影液)
未稀释
室温;连续搅拌;腐蚀速率与厚度有关;
腐蚀 GaSb(3 Å/s),AlGaSb;
不明显腐蚀 InAs;去离子水漂洗[133]
7 砷化铝(AlAs),
MBE或 MOCVD
2500 HF(49%)
未稀释
室温;HF腐蚀剂(49%重量比);腐蚀速率随
HF浓度增加;推荐 10%HF浓度;
不明显腐蚀 AlxGa1-xAs(x<),GaAs;去离
子水漂洗[134]
8 砷化铝(AlAs),
MOCVD
180 HF(49%):NH4F(40%):H2O
1:7:200
22oC;对AlxGa1-xAs(x=)的腐蚀速率和25:
1 H2O:BHF腐蚀剂(7:1);去离子水漂洗
[135]
9 铝镓砷(AlGaAs),
MBE
22 H2SO4(96%):H2O2(30%):H20
1:1:50
25oC;去离子水漂洗[136]
10 铝镓砷(AlGaAs),
MBE
45 H2SO4(96%):H2O2(30%):H20
1:4:60
室温;去离子水漂洗[137]
11 铝镓砷(AlGaAs), 26 H3PO4(85%):H2O2(30%):H20 25oC;去离子水漂洗[136]
MBE 1:1:50
12 铝镓砷(AlGaAs) 630 HF(49%):H2O
1:6
室温;DHF腐蚀液(6:1);对
的横向钻蚀率;加入 H2O2对 GaAs的选择性
减少;去离子水漂洗[138]
13 砷化铝(AlAs),
MOCVD
20 HF(49%):NH4F(40%):H2O
1:7:24
22oC;对 AlxGa1-xAs(x=)的腐蚀速率和
BHF腐蚀剂(7:1):H2O1:3;腐蚀速率随
Al含量增加;不明显腐蚀AlxGa1-xAs(x<);
采用柠檬酸加 H2O2用于 Al含量低于 ;
去离子水漂洗[135]
14 铝镓砷(AlGaAs),
MBE
40 NH4OH(29%):H2O2(30%):H2O
10:1:50
室温;用于 的腐蚀速率;搅拌
能增加腐蚀速率 3倍;去离子水漂洗[137]
15 铝 镓 铟 磷
( AlGaInP),
OMVPE
170 H2SO4(96%)
未稀释
70oC;用于 的腐蚀速率;
降低 Al含量腐蚀速率更低;在 60oC时掺杂
敏感;去离子水漂洗[139]
16 铝镓磷
(AlGaP),MBE
H3PO4(85%)
未稀释
室温;对 的腐蚀速率;
去离子水漂洗[140]
17 铝镓磷
(AlGaP),MBE
3 HCl(38%)
未稀释
室温;对 的腐蚀速率;
腐蚀 InGaP(330 Å/s),AlInP(830 Å/s);
去离子水漂洗[140]
18 铝镓磷
(AlGaP),MBE
50 HF(49%)
未稀释
25oC;HF腐蚀液(49%重量比);对
的腐蚀速率;
腐蚀 AlInP(15 Å/s);不明显腐蚀 InGaP;
去离子水漂洗[141]
19 铝镓铟磷
( AlGaInP),
OMVPE
380 HCl(38%):H2O
1:1
25oC;对 的腐蚀速率;
Al含量低更慢;掺杂敏感;去离子水漂洗
[139]
20 铝镓磷
(AlGaP),MBE
50 HCl(38%):HNO3(70%):H2O
1:1:1
25oC;对 的腐蚀速率;掩膜用
光刻胶。黑蜡;
腐蚀 AlInP,GaAs,InGaP;减少硝酸对 GaAs
更好的选择性和更低的 AlGaP的腐蚀速率;
减少 H2O对 GaAs有更好的选择性和对 AlGaP
更高的速率;使用前稳定混合液 30分;去
离子水漂洗[140]
21 铝镓磷
(AlGaP),MBE
50 HF(49%)
未稀释
25oC;HF腐蚀液(49%重量比);对
的腐蚀速率;
腐蚀 AlInP(15 Å/s);不明显腐蚀 GaAs,
InGaP;去离子水漂洗[140]
22 铝铟砷
(AlInAs),MBE
HCl(38%):H2O
3:1
室 温 ; 去 离 子 水 漂 洗 ; 不 明 显 腐 蚀
GaAsSb[142]
23 铝铟氮
(AlInN),MBE
15-120 AZ400K(基于 KOH的显影液)
未稀释
20-80oC;用于 的腐蚀速率;去
离子水漂洗[143]
24 铝铟磷
(AlInP),MBE
或 MOCVD
35 H2SO4(96%)
未稀释
25oC;用于 的腐蚀速率;
不明显腐蚀 InGaP,AlGaP;去离子水漂洗
[141]
25 铝铟磷 370 H2SO4(96%) 70oC;用于 的腐蚀速率;
( AlInP) ,
OMVPE
未稀释 去离子水漂洗[141]
26 铝铟磷
(AlInP),MBE
或 MOCVD
40 H3PO4(85%)
未稀释
25oC;用于 的腐蚀速率;
轻微腐蚀 AlGaP( Å/s);
不明显腐蚀 InGaP,AlGaP;去离子水漂洗
[141]
27 铝铟磷
(AlInP),MBE
或 MOCVD
800 HCl(38%)
未稀释
25oC;用于 的腐蚀速率;
腐蚀 InGaP(330 Å/s),AlGaP(3 Å/s);离子
水漂洗[141]
28 铝铟磷
( AlInP) ,
OMVPE
480 HCl(38%):H2O
1:1
25oC;用于 的腐蚀速率;
离子水漂洗[139]
29 铝铟磷
(AlInP),MBE
或 MOCVD
100 HCl(38%):H2O
1:5
25oC;用于 的腐蚀速率;
采用 HCl:H2O为 1:30时腐蚀减少到 10
Å/s; 不 明 显 腐 蚀 GaAs(>600:1),
InGaP(20:1);去离子水漂洗[144]
30 铝铟磷
(AlInP),MBE
或 MOCVD
600 HCl(38%):HNO3(70%):H2O
1:1:1
25oC;用于 的腐蚀速率;
增加 HNO3或 HCl浓度增加速率;减少 HNO3
浓度增加对 GaAs的选择性;去离子水漂
洗[141]
31 铝铟磷
(AlInP),MBE
或 MOCVD
23 HNO3(70%)
未稀释
25oC;用于 的腐蚀速率;
腐蚀 InGaP(4 Å/s);
不明显腐蚀 AlGaP;去离子水漂洗[141]
32 氮化铝
(AlN),溅射
90 AZ400K(基于 KOH的显影液)
未稀释
40oC;未退火膜;腐蚀速率随结晶性增加而
减少(1100oC退火减少10倍);除KOH和NaOH
外抗大多数腐蚀剂;去离子水漂洗[143,145,
146]
33 氮化铝
(AlN)
H2O
未稀释
100oC;去离子水漂洗[21]
34 氮化铝
(AlN),溅射
300-1000 H3PO4(85%)
未稀释
80-100oC;晶向相关;
轻微腐蚀 AlGaP( Å/s);去离子水漂洗
[147]
35 氮化铝
(AlN),热压
HF(49%):H2O
1:1
57oC;DHF腐蚀剂;去离子水漂洗[148]
36 氮化铝
(AlN),热压
HF(49%):HNO3(70%)
1:1
57oC;去离子水漂洗[148]
37 氮化铝
(AlN),CVD
120 HNO3(70%)
未稀释
100oC; 900oC淀积; 75oC下腐蚀速率 30
Å/s和 150oC下 1100 Å/s;去离子水漂洗
[149]
38 氧化铝
(Al2O3),蓝宝石
25 H2SO4(96%):H3PO4(85%)
1:1
285oC;(0001)晶向;退火的 Cr-Pt-Cr做掩
膜;用铂载片夹和烧瓶;去离子水漂洗
[150,151]
39 氧化铝
(Al2O3),溅射
H3PO4(85%)
未稀释
50oC;溅射态薄膜;去离子水漂洗[152]
40 氧化铝 4 H3PO4(85%) 185oC;部分晶化薄膜;腐蚀速率随结晶减
(Al2O3),CVD 未稀释 小而增加;去离子水漂洗[153]
41 氧化铝
(Al2O3),CVD
HF(49%)
未稀释
室温;HF腐蚀液(49%重量比);非晶态;在
BHF或热磷酸中也腐蚀;不明显腐蚀晶态;
结晶态可能被热磷酸和硫酸混合液腐蚀;去
离子水漂洗[25]
42 氧化铝
(Al2O3),CVD
4 NH4F(40%):HF(49%)
10:1
室温;BHF腐蚀液(10:1);非晶态;腐蚀速
率随结晶而减小;即使在高浓度 HF中结晶
态也不腐蚀;去离子水漂洗[153]
43 氧化铝
(Al2O3),蓝宝石
NH4OH(29%):H2O2(30%):H2O
1:1:3
80oC;金属化前衬底清洗溶液;随后用 HCl:
H2O2:H2O 1:1:3在 80oC腐蚀,每个都 15
分钟;去离子水漂洗[26]
44 氧化铝
(Al2O3),蓝宝石
淀积
2 正磷酸 180oC;N型 Transetch腐蚀液;SiO2掩膜
(120:1);硅选择性(120:1);Pyrex玻
璃或石英槽;加水来补充蒸发的水;去离子
水漂洗[58]
45 磷化铝
(AlP)
H2O
未稀释
室温[154]
46 锑(Sb) H2SO4(96%)
未稀释
热;去离子水漂洗[25]
47 锑(Sb) HCl(38%):H2O
1:1
室温;去离子水漂洗[155]
48 锑(Sb) HCl(38%):H2O2(30%):H2O
30:5:70
室温;去离子水漂洗[155]
49 锑(Sb) HCl(38%):HNO3(70%)
3:1
王水;去离子水漂洗[25]
50 锑(Sb) HCl(38%):HNO3(70%):H20
1:1:1
室温;去离子水漂洗[98]
51 锑(Sb) HCl(38%):HNO3(70%)
1:1
室温;去离子水漂洗[156]
52 锑(Sb) HCl(38%):HNO3(70%):H20
2:3:5
室温;HNW腐蚀剂;去离子水漂洗[157]
53 锑(Sb) 4200 HF(49%):HNO3(70%):醋酸
1:3:12
室温;HNA腐蚀剂;也是 Dash腐蚀液;去离
子水漂洗[158]
54 砷(As) HCl(38%):HF(49%):HNO3
(70%):醋酸
1:2:2:12
室温;去离子水漂洗[159]
55 砷(As) HNO3(70%)
未稀释
去离子水漂洗[25]
56 氧化铍(BeO,
氧化铍)
3 HCl(38%)
未稀释
120oC;轻微各向异性;搅拌;去离子水漂
洗[160]
57 氧化铍(BeO,
氧化铍)
H3PO4(85%)
未稀释
175oC;也在 100oC HF中腐蚀;去离子水漂
洗[161]
58 硼(B) H2SO4(96%):HCl(38%):HNO3
(70%):H2O
室温;去离子水漂洗[162]
2:5:10:50
59 氮化硼(BN) H2SO4(96%)
未稀释
沸腾;去离子水漂洗[21]
60 氮化硼(BN)
CVD
H3PO4(85%)
未稀释
180oC;在 HF中轻微腐蚀(< Å/s),在
80oC H2O2(3%)下( Å/s);去离子水
漂洗[163]
61 氧化硼(B2O5) H2O
未稀释
室温[164]
62 氧化镉(CdO),
热生长
1 HCl(38%):H2O
1:10000
室 温 ; HCl; 在 稀 释 的 HF和
H2SO4:H2O2:H2O混合液中也腐蚀[165];去离
子水漂洗[166]
63 氧 化 镉 锡
( CdO-SnO2),
(CTO),溅射
>330 HCl(38%):H2O
4:1
室温;去离子水漂洗[167]
64 硒化镉(CdSe),
单晶
HNO3(70%):H2SO4(18N):醋
酸:HCl(38%)
30:20:10:
室温;优先腐蚀;去离子水漂洗[168]
65 硫化镉(CdS),
单晶
350 HCl(38%):H2O
1:2
室温;腐蚀富镉晶面慢 6倍;去离子水漂洗
[169]
66 硫化镉(CdS),
单晶
HNO3(70%):醋酸:H2O
1:6:1
25oC;去离子水漂洗[168]
67 碲化镉(CdTe),
ALE
H3PO4(85%):HNO3(70%):H2O
71:1:29
室温;避免用水进一步稀释;能用 H2O2代替
HNO3;能用醋酸代替 H3PO4;去离子水漂洗
[170]
68 碲化镉(CdTe),
单晶
2000 HCl(38%):HNO3(70%):H2O
2:2:1
23oC;化学抛光剂;去离子水漂洗[171,172]
69 碲化镉(CdTe),
单晶
HF(49%):HNO3(70%)
1:1
25oC;在高浓度 HCl中也腐蚀;去离子水漂
洗[168]
70 碲化镉(CdTe),
单晶
560 HF(49%):H2O2(30%):H2O
3:2:1
25oC;优先腐蚀;去离子水漂洗[168,172]
71 碲化镉(CdTe),
单晶
10000 HF(49%):HNO3(70%):乙酸
2:1:1
23oC;HNA腐蚀液;能形成腐蚀坑;搅拌;
去离子水漂洗[172]
72 碲化镉(CdTe),
单晶
1300 HNO3(70%):H2SO4(96%):HCl
(38%):乙酸
50:18:1:10
23oC;抛光液;去离子水漂洗[172]
73 碲化镉(CdTe),
单晶
580 HNO3(70%)
未稀释
23oC;能留下沉淀;去离子水漂洗[172]
74 氧化铜(CuO) HCl(38%):H2O
1:2
热;Cu损耗小;去离子水漂洗[25]
75 碳(C),石墨 H2SO4(96%)
未稀释
80oC;去离子水漂洗[173]
76 碳(C),石墨 HNO3(70%)
未稀释
室温;去离子水漂洗[173]
77 碳(C),石墨 KOH(50%) 热;去离子水漂洗[173]
78 金刚石(C),SC
CVD
35 O2:Ar 等离子
7 sccm:8 sccm
干法刻蚀;感应耦合等离子(ICP);;
600W; -160V偏压[174]
79 氧化氟锡(FTO) 40 专利 40oC; Transene氧 化 氟 锡 腐 蚀 液 FTO
100-FBA5;
用光刻胶掩膜;腐蚀 Al,Cu,ITO,Ni,
NiCr;剧烈搅拌;去离子水漂洗[176]
80 镓(Ga) HCl(38%):HNO3(70%)
3:1
室温;王水;去离子水漂洗[176]
81 镓(Ga) HNO3(70%)
未稀释
热;去离子水漂洗[176]
82 锑化镓(GaSb) HCl(38%)
未稀释
热;去离子水漂洗[177]
83 锑化镓(GaSb) HCl(38%):H2O2(30%):H2O
1:1:2
室温;去离子水漂洗[178]
84 锑化镓(GaSb),
MBE
HF(49%):H2O
1:20
室温;DHF腐蚀液(20:1);腐蚀 AlSb;不
明显腐蚀 GaAs,InAs;去离子水漂洗[130]
85 锑化镓(GaSb) HF(49%):HNO3(70%):乙酸
1:2:1
25℃;HNA腐蚀剂;去离子水漂洗[129]
86 锑化镓(GaSb) HF(49%):HNO3(70%):H2O
1:1:1
室温;HNW腐蚀剂;去离子水漂洗[179]
87 锑化镓(GaSb) HF(49%):HNO3(70%):H2O
3:7:10
室温;HNW腐蚀剂;p-n结腐蚀剂;去离子
水漂洗[180]
88 锑化镓(GaSb),
MBE
3 MF319(基于 TMAH的显影液)
未稀释
室温;也腐蚀 AlGaSb,AlSb(7 Å/s);不明
显腐蚀 InAs;去离子水漂洗[133]
89 砷化镓(GaAs) 70 H2SO4(96%):H2O
5:1
室温;考虑柠檬酸和丁二酸腐蚀剂;去离子
水漂洗[25]
90 砷化镓(GaAs) 150 H2SO4(96%):H2O2(30%)
4:1
21℃;(001)表面;优先腐蚀剂;速率随 H2O2
浓度增加;去离子水漂洗[181]
91 砷化镓(GaAs) 200 H2SO4(96%):H2O2(30%):H2O
8:1:1
室温;(100)面;(111)面腐蚀更慢;H2SO4
浓度越高各向异性越低;去离子水漂洗[8,
182-184]
92 砷化镓(GaAs) 210 H2SO4(96%):H2O2(30%):H2O
1:1:8
室温;(100)面;去离子水漂洗[182]
93 砷化镓(GaAs) 800 H2SO4(96%):H2O2(30%):H2O
4:1:5
室温;(100)面;优先腐蚀剂;去离子水
漂洗[182]
94 砷化镓(GaAs) 2400 H2SO4(96%):H2O2(30%):H2O
1:8:1
室温;(100)面;(111)面腐蚀更慢;H2SO4
浓度越低各向异性越高;去离子水漂洗
[182,183]
95 砷化镓(GaAs) 15 H3PO4(85%):H2O2(30%):H2O
3:1:50
20℃;用于( 100)面的腐蚀速率;对
(111)平面腐蚀速率更低;磷酸浓度越高
腐蚀越光滑;掩膜用光刻胶,氧化硅,氮化
硅;去离子水漂洗[8,185]
96 砷化镓(GaAs) 450 H3PO4(85%):H2O2(30%):H2O
1:1:3
30℃;用于(100)表面的腐蚀速率;掩膜
用光刻胶,氧化硅,氮化硅;去离子水漂洗
[185]
97 砷化镓(GaAs) 300 H3PO4(85%):H2O2(30%):甲
醇
1:1:3
室温;晶向相关;去离子水漂洗[186]
98 砷化镓(GaAs) 75 HCl(38%):乙酸:H2O2(30%)
1:2:1
20℃;腐蚀速率随乙酸稀释而减小;光滑表
面;腐蚀 (45 Å/s),InP(60
Å/s)用于 的腐蚀速率;去离子
水漂洗[187]
99 砷化镓(GaAs) 35 HCl(38%):H2O2(30%):H2O
1:4:40
室温;(100)面;HCl浓度越低各向异性越
高;去离子水漂洗[182]
100 砷化镓(GaAs) 800 HCl(38%):H2O2(30%):H2O
40:4:1
室温;在 As和 Ga面上的光滑表面;HCl浓
度越高各向异性越低;去离子水漂洗
[182,188]
101 砷化镓(GaAs) 15-1500 HF(49%):H2O2(30%):H2O
比例变化
25℃;H2O2:H2O比例低时各向同性;H2O2:
H2O比例高时优先腐蚀;去离子水漂洗[189]
102 砷化镓(GaAs) 25 HF(49%):H2O2(30%):H2O
1:16:450
25℃;去离子水漂洗[189]
103 砷化镓(GaAs) 500 HF(49%):H2O2(30%):H2O
1:2:25
室温;圆边;去离子水漂洗[8,190]
104 砷化镓(GaAs) 1600 HF(49%):HNO3(70%):H2O
1:1:1
室温:HNW腐蚀剂;(001)表面;去离子水
漂洗[191]
105 砷化镓(GaAs) 3300 HF(49%):HNO3(70%):乙酸:
H2O
1:3:5:5
24℃;在 30℃时腐蚀速率增加到 4000 Å/s;
去离子水漂洗[192]
106 砷化镓(GaAs) HNO3(70%):H2O
1:9
室温;p-n结腐蚀剂;显示出 p区和 n区;
去离子水漂洗[193]
107 砷化镓(GaAs) 1200 HNO3(70%):H2O2(30%)
1:1
室温;(001)表面;去离子水漂洗[191]
108 砷化镓(GaAs) 50 NH4OH(29%):H2O2(30%)
1:700
室温;用于 Ga的(111)面的腐蚀速率;各
向同性腐蚀剂;在 As的(100)面和(111)
面腐蚀速率相同;掩膜用氧化物,氮化物;
不明显腐蚀 AlGaAs[194];去离子水漂洗
[8,177,195]
109 砷化镓(GaAs) 650 NH4OH(29%):H2O2(30%)
1:30
25℃ ; 腐 蚀 ( 5Å/s),
(1 Å/s);H2O2浓度在 20:1和
30:1之间时,对 AlGaAs的选择性随 H2O2浓
度增加;去离子水漂洗[196]
110 砷化镓(GaAs) 20 NH4OH(29%):H2O2(30%):H2O
3:1:140
室温;用于 n型 Ga(100)面的腐蚀速率;
在 Ga的(111)平面腐蚀速率为 6 Å/s,在
As的(111)平面腐蚀速率为 33 Å/s;腐蚀
速率对 p型更小;掩膜用氧化物,氮化物;
去离子水漂洗[8,197]
111 砷化镓(GaAs) 250 NH4OH(29%):H2O2(30%):H2O
1:1:8
室温;(100)表面;各向异性;去离子水
漂洗[198]
112 砷化镓(GaAs), 22 柠檬酸,过氧化氢 25℃;Transene GA Etch-300腐蚀剂;掩膜
GaAIAs和
AlGaAs
用光刻胶,SiO2;腐蚀 GaAlAs和 AlGaAs;
Pyrex玻璃,高密度聚乙烯,聚四氟乙烯或
石英槽;搅拌以提高光滑度;在 50℉下储存;
去离子水漂洗[199]
113 锑 砷 化 镓
(GaAsSb),MBE
H3PO4(85%):H2O2(30%):H2O
1:1:40
22℃;去离子水漂洗[142]
114 磷 砷 化 镓
(GaAsP)
17 NH4OH(29%):H2O2(30%):H2O
20:7:1000
室温;去离子水漂洗[200]
115 氮化镓(GaN),
CVD
160 H3PO4(85%)
未稀释
180℃;50℃时腐蚀速率为 30 Å/s;去离子
水漂洗[201]
116 氮化镓(GaN),
淀积
正磷酸 180℃; Transetch-N腐蚀液; SiO2掩膜
(80:1);硅选择性(80:1);Pyrex玻璃或
石英槽;加水来补充蒸发的水;去离子水漂
洗[58]
117 磷化镓(GaP) 70 H2SO4(96%):H2O2(30%):H2O
3:1:1
60℃;优先腐蚀 p型;去离子水漂洗[202]
118 磷化镓(GaP) 2400 H3PO4(85%)
未稀释
180℃;(111)表面;各向异性;(100)
面腐蚀速率大约为 120 Å/s;(111)面腐蚀
速率在 150℃时为 800 Å/s,在 200℃时为
4000 Å/s;掩膜用 Au;去离子水漂洗[203]
119 磷化镓(GaP) 330 HCl(38%):HNO3(70%):H2O
2:1:2
45℃;P的(111)面;P的(111)面在 50℃
时的腐蚀速率为 800 Å/s;首先将 HCl加入
水,然后加入 HNO3;去离子水漂洗[204]
120 磷化镓(GaP) 80 HF(49%):H2O2(30%)
1:1
24℃;带光照的 p型 GaP优先腐蚀速率;去
离子水漂洗[202]
121 磷化镓(GaP) 580 亚铁氰化钾 80℃;Transene磷化镓腐蚀剂;掩膜用 Ti,
SiO2,Au或 KMER;腐蚀 SiC;不明显腐蚀
Pd,Au或 Pt;去离子水漂洗[205]
122 锗(Ge) 见表
123 氧化锗(GeO2) H2O
未稀释
室温;不明显腐蚀 GeO[206]
124 氧化锗(GeO2),
CVD
HF(49%)
未稀释
室温;HF腐蚀液(49%重量比);六角形;也
可在盐酸,磷酸和硫酸中腐蚀;四角形的为
抗腐蚀剂;去离子水漂洗[25]
125 氧化锗(GeO2) HF(49%):H2O
1:4
室温;DHF腐蚀剂(4:1);腐蚀 GeO[206]
126 氮化锗(Ge3N4),
CVD
HF(49%):NH4F(40%)
1:5
室温;BHF腐蚀剂(5:1);也可在高浓度
HF,硝酸或热磷酸中腐蚀;在硫酸中轻微腐
蚀;去离子水漂洗[25]
127 氧化铪(HfO2),
CVD
1 HF(49%):H2O
1:3
25℃;DHF腐蚀剂(3:1);更高的 HF浓度可
能会产生开裂;腐蚀速率随着退火而降低;
考虑 CP-4A腐蚀;去离子水漂洗[207]
128 氧化铪(HfO2),
CVD
HF(49%):NH4F(40%)
1:5
室温;BHF腐蚀剂(5:1);也可在高浓度 HF
中腐蚀,在热磷酸中轻微腐蚀;去离子水漂
洗[25]
129 铟铝砷(InAlAs),
MBE
110 HCl(38%):H2O
3:1
室温;开始可能会有腐蚀延迟;更低浓度的
HCl不会腐蚀 InAlAs或 InGaAlAs;腐蚀
130 锑化铟(InSb) HF(49%):HNO3(70%):H2O
1:1:4
室温;HNA腐蚀剂;去离子水漂洗[179]
131 锑化铟(InSb) 3200 HF(49%):H2O2(30%):H2O
1:1:8
25℃;用于 In(111)面的腐蚀速率;优先
腐蚀剂;以 4800 Å/s的速率腐蚀 Sb(111)
面;去离子水漂洗[209]
132 锑化铟(InSb) 2800 HF(49%):HNO3(70%):乙酸
1:2:1
25℃;HNA腐蚀剂;用于 In(111)面的腐
蚀速率;只有在这个温度下对 Sb(111)面
的腐蚀速率相同;去离子水漂洗[129,210]
133 锑化铟(InSb) HF(49%):HNO3(70%):乙酸
3:5:3
室温;HNA腐蚀剂;也是 CP-4A腐蚀剂;去
离子水漂洗[211]
134 砷化铟(InAs) HCl(38%)
未稀释
室温;去离子水漂洗[179]
135 砷化铟(InAs) 1400 HCl(38%)
未稀释
75℃;去离子水漂洗[70]
136 砷化铟(InAs) HF(49%):HNO3(70%):H2O
1:3:2
室温;HNW腐蚀剂;p-n结腐蚀剂;显示 p
区和 n区;去离子水漂洗[70]
137 砷化铟(InAs) HNO3(70%):H2O2(30%):H2O
1:1:4
室温;去离子水漂洗[179]
138 磷 砷 化 铟
(InAsP),VPE
200 H3PO4(85%):HCl(38%)
1:3
室温;随着 As浓度的增加添加 等份
的 H2O2(30%);去离子水漂洗[212]
139 锑 化 镓 铟
( InGaSb),溅
射
HCl(38%):H2O2(30%):H2O
10:1:10
室温;去离子水漂洗[213]
140 砷 化 镓 铟
(InGaAs),MBE
22 H2SO4(96%):H2O2(30%):H2O
1:1:50
25℃;使用柠檬酸系统以提高对 AlGaAs的
选择性;去离子水漂洗[136]
141 砷 化 镓 铟
(InGaAs),MBE
14 H3PO4(85%):H2O2(30%):H2O
1:1:50
25℃;使用柠檬酸系统以提高对 AlGaAs的
选择性;去离子水漂洗[136]
142 磷 砷 化 镓 铟
( InGaAsP),
LPE
115 H2SO4(96%):H2O2(30%):H2O
3:1:1
20℃;在 30℃时腐蚀速率为 265Å/s;腐蚀
InP,其速率在 20℃时为 2Å/s,30℃时为
5Å/s;去离子水漂洗[214,215]
143 磷 砷 化 镓 铟
( InGaAsP),
MOCVD
H2SO4(96%):HCl(38%):H2O2
(30%):H2O
1:1600:10:2000
23℃;对 GaAs和 InGaP的腐蚀速率相同;
去离子水漂洗[216]
144 磷 化 镓 铟
( InGaP) ,
OMVPE
6 H2SO4(96%)
未稀释
70℃;去离子水漂洗[139]
145 磷 化 镓 铟
(InGaP),MBE
15 H3PO4(85%):HCl(38%):H2O
1:1:1
25℃;水和 H3PO4含量越小腐蚀速率越高;
去离子水漂洗[217]
146 磷 化 镓 铟
( InGaP) ,
MOCVD
330 HCl(38%)
未稀释
25℃;用水稀释后腐蚀速率迅速降低;添加
HNO3后腐蚀速率增加;在高浓度 HNO3中腐蚀
速率很慢(4 Å/s);对 GaAs的选择性;去
离子水漂洗[218]
147 磷 化 镓 铟
( InGaP) ,
MOCVD
200 HCl(38%):HNO3(70%):H2O
1:1:1
25℃;用于 的腐蚀速率;增加 HCl
或 HNO3浓度后腐蚀速率增加;降低 HNO3的
浓度可增加对 GaAs的选择性;去离子水漂
洗[141]
148 磷 化 镓 铟
( InGaP) ,
OMVPE
25 HCl(38%):H2O2(30%):乙酸
1:1:10
20℃;去离子水漂洗[187,219]
149 磷 化 镓 铟
( InGaP) ,
OMVPE
12 HCl(38%):乙酸
1:20
20℃;用于 的腐蚀速率;腐蚀
表面可能粗糙;添加过氧化氢以获得更光滑
的表面(但对 GaAs的选择性会降低);腐蚀
InP(65 Å/s);不明显腐蚀GaAs(<1 Å/s)
[187]
150 氧化铟(In2O3),
溅射
H2SO4(96%)
未稀释
50℃;掺杂 Sn的薄膜;掩膜用 Cr;去离子
水漂洗[220]
151 氧化铟(In2O3),
CVD
HCl(38%)
未稀释
温;掺杂 Sn的薄膜;去离子水漂洗[221]
152 磷化铟(InP) 3100 HCl(38%)
未稀释
26℃;各向异性;不明显腐蚀 InGaAsP;去
离子水漂洗[215,222,223]
153 磷化铟(InP) HCl(38%):H2O
3:1
室温;各向异性腐蚀剂,在<100>方向腐蚀
速率最高;腐蚀 (115 Å/s);
不明显腐蚀 InGaAs;考虑 HCl:H3PO4或
HCl:H3PO4:乙酸腐蚀剂;不在基于过氧化
物的腐蚀剂中腐蚀;去离子水漂洗[224]
154 磷化铟(InP) 65 HCl(38%):乙酸
1:20
20℃;腐蚀表面可能粗糙;添加过氧化物以
获得更光滑的表面(但对 GaAs的选择性会
降低);腐蚀 (12 Å/s);不明
显腐蚀 GaAs(<1 Å/s)[187]
155 磷化铟(InP) 40 HCl(38%):H2O2(30%):乙酸
1:1:10
20℃;去离子水漂洗[187]
156 磷化铟(InP) 15 HCl(38%):H2O2(30%):H2O
1:1:1
25℃;去离子水漂洗[223]
157 磷化铟(InP) 450 HCl(38%):H3PO4(85%)
1:1
35℃;(100)表面;优先腐蚀剂;轻微敏
感;对InGaAsP的选择性;去离子水漂洗[225]
158 磷化铟(InP) 5600 HCl(38%):HNO3(70%)
1:1
26℃;各向异性;去离子水漂洗[222]
159 氧化磷铟(InPO) H2SO4(96%):H2O2(30%):H2O
5:1:1
清洗循环;去离子水漂洗[226]
160 氧化磷铟(InPO) HF(49%):H2O
1:1
室温;DHF腐蚀剂(1:1);也在 HCl和 H2SO4
中腐蚀;去离子水漂洗[226,227]
161 氧化铟锡(ITO),
溅射
3 HCl(38%):H2O
1:1
50℃;去离子水漂洗[228,229]
162 氧化铟锡(ITO),
淀积
7 HCl(38%):H2O
4:1
40℃;去离子水漂洗[167,230]
163 氧化铟锡(ITO),
淀积
11 HCl(38%):HNO3(70%)
3:1
40℃;王水;去离子水漂洗[230]
164 氧化铟锡(ITO),
淀积
HCl(38%):HNO3(70%):H2O
50:1:25
室温;去离子水漂洗[231]
165 氧化铟锡(ITO),
溅射
HF(49%)
未稀释
室温;HF腐蚀剂(49%重量比);去离子水漂
洗[232]
166 氧化铟锡(ITO) 15-20 专利 40-50℃ ; Transene氧 化 锡 铟 腐 蚀 剂
TE-100;掩膜用光刻胶;剧烈搅拌;腐蚀
Ni,Cu,NiCr和 Al;去离子水漂洗[233]
167 氧化亚铁(FeO),
CVD
HCl(38%):H2O
1:1
25-50℃;去离子水漂洗[234]
168 氧化亚铁(FeO) HF(49%):H2O
1:10
Fe的损耗很小或没有;DHF腐蚀剂(10:1);
去离子水漂洗[25]
169 氧化亚铁(FeO) 50 稀酸 25℃;Transene氧化铁掩膜腐蚀剂,ME-10;
掩膜用光刻胶;腐蚀速率取决于 Fe2O3的受
热历程,可能变得不能溶解;玻璃或聚丙烯
槽;轻微搅拌;去离子水漂洗[235]
170 氧化铅(Pb2O3) HNO3(70%)
未稀释
去离子水漂洗[25]
171 硒化铅(PbSe) 160-500 KOH:H2O2(30%):H2O:乙二醇
150g:1mL:180mL:150mL
35℃;非标准化学物;腐蚀速率随着搅拌增
加;补充过氧化氢;去离子水漂洗[236]
172 硫化铅(PbS) HCl(38%):HNO3(70%):乙酸
30:1:1
50℃;先用 1:9的乙酸:H2O漂洗,再用去
离子水漂洗[237]
173 硫化铅(PbS) HNO3(70%)
未稀释
70℃;用去离子水除去表面的硫[237]
174 碲化铅(PbTe) KOH:H2O2(30%):H2O:乙二醇
300g:1mL:330mL:300mL
35℃;非标准化学物;去离子水漂洗[236]
175 锆钛酸铅(PZT),
溅射或溶胶-凝
胶
500-1000 HCl(38%):HF(49%):H2O
300:2:700
56℃;去离子水漂洗[238]
176 锆钛酸铅(PZT),
薄片
500 HCl(38%)
未稀释
60℃;在 30℃时腐蚀速率为 250 Å/s;去离
子水漂洗[239]
177 铌酸锂(LiNbO3) HF(49%):H2O
1:8
50℃;DHF腐蚀剂(8:1);局部离子损伤可
提高速率;去离子水漂洗[240]
178 铌酸锂(LiNbO3) 20 HF(49%):HNO3(70%)
1:2
室温;质子交换衬底;去离子水漂洗[241]
179 铌酸锂(LiNbO3) 1 HF(49%):HNO3(70%)
1:2
室温;质子交换衬底;去离子水漂洗[241]
180 铌酸锂(LiNbO3) HF(49%):HNO3(70%)
1:2
110℃;去离子水漂洗[242]
181 氧 化 镁 铝
(MgAl2O4,尖晶
石)
85 H2SO4(96%):H3PO4(85%)
3:1
285℃;(110)面;在 HF,磷酸或硫酸中不
明显腐蚀;用铂载片夹和烧瓶;去离子水漂
洗[151]
182 氧化镁(MgO),
溅射
23 乙酸:H2O
1:100
室温;乙酸:H2O为 1:1000时以 1 Å/s的速
率腐蚀 MgO;掩膜用光刻胶;去离子水漂洗
[243]
183 氧化镁(MgO),
结晶
10 H2SO4(96%):H2O
1:1
21℃;在 77℃时腐蚀速率为 420Å/s;去离
子水漂洗[244]
184 氧化镁(MgO),
结晶
H2SO4(96%):H3PO4(85%)
1:40
160℃;( 111)表面;对于( 100)和
(110)表面相同;去离子水漂洗[245]
185 二氧化锰(MnO2) HNO3(70%):H2O2(30%):H2O
1:1:18
室温;去离子水漂洗[246]
186 硒化汞(HgSe) HCl(38%):HNO3(70%):H2O
6:2:3
25℃;优先腐蚀剂;去离子水漂洗[168]
187 硒化汞(HgSe) HNO3(70%):H2SO4(18N):HCl
(38%):乙酸
50:20:1:10
40℃;无坑抛光腐蚀剂;去离子水漂洗[168]
188 碲化汞(HgTe) HNO3(70%):HCl(38%)
1:1
25℃;优先腐蚀剂;去离子水漂洗[168]
189 碲化汞(HgTe) HNO3(70%):HCl(38%):H2O
6:1:1
25℃;无坑抛光腐蚀剂;去离子水漂洗[168]
190 三氧化钼(MoO3) NH4OH(29%):H2O2(30%)
9:1
去离子水漂洗[25]
191 氧化铌(Nb2O5),
CVD
HF(49%)
未稀释
室温;HF腐蚀剂(49%重量比);在 BHF中不
明显腐蚀;在磷酸和硫酸中腐蚀速率低;去
离子水漂洗[25]
192 Pyrex玻璃(硼
硅酸盐玻璃,
Corning 7740)
300 HF(49%):H2O
1:1
25℃;DHF腐蚀剂(1:1);也在 BHF中腐蚀;
见 节;去离子水漂洗[25]
193 石英 50 HF(49%):H2O
1:1
25℃;DHF腐蚀剂(1:1);也在 BHF中腐蚀;
见 节;去离子水漂洗[25]
194 硒(Se) H2SO4(96%)
未稀释
热;去离子水漂洗[247]
195 硅(Si) 见表 和
196 碳化硅(SiC),
淀积
H3PO4(85%)
未稀释
180℃;只有非晶态薄膜;使用干法工艺,
热气体或铂容器放置的熔盐[248,249]
197 碳化硅(SiC),
淀积在 Si上的
p-立方 SiC
HCl(38%):HF(49%):H2O
1:1:50
电化学腐蚀;室温;阳极腐蚀;双电极结构;
掩膜用光刻胶;样品用不锈钢夹;溶液中用
不锈钢电极;电流密度为
198 碳化硅(SiC),
单晶
65 HF(49%):H2O
1:20
光电化学腐蚀;DHF腐蚀剂(20:1);室温;
n-SiC;对 p-SiC的阳极氧化速率更快(360
Å/s);在 HF溶液中有光照(n型)或无光照
(p型)阳极氧化达到 55%的孔隙度,然后
在 1150℃的湿氮中氧化,并腐蚀在 HF中产
生的氧化物;去离子水漂洗[251]
199 碳化硅(SiC) HF(49%):HNO3(70%)
6:1
60℃;腐蚀速率缓慢;去离子水漂洗[21]
200 碳化硅(SiC),
衬底
亚铁氰化钾 80℃;Transene磷化镓腐蚀剂;掩膜用负光
刻胶,Ti,SiO2,Au或 KMER;腐蚀 SiC;不
明显腐蚀 Pd,Au或 Pt;去离子水漂洗[252]
201 二氧化硅(SiO2) 见表
202 氧化银(Ag2O) NH4OH(29%):H2O
1:4
去离子水漂洗[25]
203 碳化钽(TaC) HF:HNO3(70%):H2O
1:1:1
室温;HNA腐蚀剂;去离子水漂洗[253]
204 氮化钽(TaN) HF(49%):HNO3(70%)
1:1
温;去离子水漂洗[21]
205 氮化钽(TaN) 氢氟酸 25℃;Transene钽腐蚀剂 111;掩膜用光刻
胶, Au, Si3N4; W;腐蚀 Al, Cr, Cu,
GaAs,Ni,Si,SiO2,Ta2O5,Ti;去离子水
漂洗[254]
206 氧化钽(Ta2O5),
CVD
HF(49%)
未稀释
室温;HF腐蚀剂(49%重量比);非晶态;
在 BHF中腐蚀速率中等;晶态在 HF,磷酸或
硫酸中不明显腐蚀;去离子水漂洗[25]
207 氧化钽(Ta2O5) 氢氟酸 25℃;Transene钽腐蚀剂 111;掩膜用 Au,
光刻胶, Si3N4, W;腐蚀 Al, Cr, Cu,
GaAs,Ni,Si,SiO2,TaN,Ti;去离子水
漂洗[254]
208 碲(Te) H2SO4(96%)
未稀释
室温;去离子水漂洗[255]
209 碲(Te) 1600 HCl(38%):HNO3(70%):H2O
3:1:1
室温;稀释王水;去离子水漂洗[256]
210 碲(Te) HNO3(70%):H2O
2:3
室温;去离子水漂洗[25]
211 氧化锡(SnO2) 50 HCl(38%):H2O
1:3至 1:10
电化学腐蚀;室温;40mA/cm2;掩膜用
SiO2;抗室温下的硝酸,硫酸,盐酸和氢氟
酸;去离子水漂洗[257]
212 二氧化钛(TiO2),
CVD
HF(49%)
未稀释
室温;HF腐蚀剂(49%重量比);晶态;BHF
可用于未退火的非晶态薄膜;也可在磷酸和
硫酸中腐蚀;去离子水[25]
213 氮化钛(TiN),
反应溅射
10 HCl(38%):HF(49%):HNO3
(70%)
15:1:5
室温;去离子水漂洗[258]
214 氮化钛(TiN),
反应溅射
9 HF(49%):HNO3(70%):乙酸
1:20:20
30℃;HNA腐蚀剂;去离子水漂洗[258]
215 氮化钛(TiN),
溅射
NH4OH(29%):H2O2(30%):H2O
3:1:2
室温;去离子水漂洗[259]
216 氮化钛(TiN),
ALD,CVD,PVD
NH4OH(29%):H2O2(30%):H2O
1:1:10
室温;去离子水漂洗[260]
217 氮化钛(TiN),
溅射
NH4OH(29%):H2O2(30%):H2O
1:1:5
75℃;轻微腐蚀 CoSi(<Å/s);去离子
水漂洗[261]
218 氧化钒(V2O5),
CVD
HF(49%):H2O
1:9
室温;DHF腐蚀剂(9:1);不是所有的 VO形
态都能被腐蚀;去离子水漂洗[262,263]
219 氧化锌(ZnO), 130 H3PO4(85%):乙酸:H2O 20℃;在高浓度的 HCl和 HNO3中快速腐蚀;
溅射 1:100:100 去离子水漂洗[264]
220 氧化锌(ZnO),
溅射
250 H3PO4(85%):乙酸:H2O
1:1:10
20℃;去离子水漂洗[264]
221 氧化锌(ZnO),
溅射
500 H3PO4(85%):乙酸:H2O
1:1:50
室温;横向腐蚀速率更高;去离子水漂洗
[265]
222 氧化锌(ZnO),
溅射
170-230 HCl(38%):H2O
1:40
25℃;速率对淀积条件敏感;去离子水漂洗
[266]
223 氧化锌(ZnO),
Al掺杂(AZO),
溅射
100 HCl(38%):HNO3(70%):H2O
4:1:200
22℃;对未退火薄膜腐蚀速率更高(350
Å/s);去离子水漂洗[267]
224 氧化锌(ZnO),
溅射
16-50 NH4F(40%):HF(49%)
7:1
20℃;BHF腐蚀剂(7:1);去离子水漂洗[264]
225 氧化锌(ZnO),
Al掺杂(AZO),
溅射
TMAH:H2O
%TMAH
45℃;基于 TMAH的显影液;Al<1%;去离
子水漂洗[268]
226 硒化锌(ZnSe) HCl(38%)
未稀释
热;考虑甲醇-溴腐蚀剂;去离子水漂洗[269]
227 硫化锌(ZnS),
淀积
HCl(38%):H2O
1:4
室温;不明显腐蚀Si3N4;去离子水漂洗[270]
228 硫化锌(ZnS) HCl(38%):HNO3(70%)
1:1
25℃;优先腐蚀剂;去离子水漂洗[168]
229 碲化锌(ZnTe) HCl(38%):HNO3(70%)
1:1
25℃;优先腐蚀剂;去离子水漂洗[168]
230
碲化锌(ZnTe)
HF(49%):HNO3(70%)
4:3
25℃;也在高浓度 HCl中腐蚀;去离子水漂
洗[70,168]
231
氯化锆(ZrO2),
CVD
HF(49%)
未稀释
室温;HF腐蚀剂(49%重量比);在热磷酸中
也腐蚀;去离子水漂洗[25]
表 非标准金属腐蚀液和腐蚀工艺
材料 腐蚀速率
(Å/s)
腐蚀剂 备注和参考文献
1 铝(Al) 参见表
2 铍(Be) H2SO4(96%)
未稀释
室温;去离子水漂洗[271]
3 铍(Be) HCl(38%)
未稀释
室温;去离子水漂洗[272]
4 铍(Be) HF(49%):H2O
1:7
室温;稀氢氟酸(DHF)腐蚀剂;去
离子水漂洗[273]
5 铋(Bi) H2SO4(96%) 热;去离子水漂洗[25]
未稀释
6 铋(Bi) HCl(38%):H2O
1:10
室温;去离子水漂洗[98]
7 铋(Bi),MBE HCl(38%):HNO3(70%):H2O
1:1:1
室温;去离子水漂洗[274]
8 铋(Bi) 4200 HNO3(70%):乙酸:H2O
6:6:1
室温;去离子水漂洗[275]
9 黄铜(CuZn) H3PO4(85%):HNO3(70%):乙酸
1:1:4
50oC;PAN腐蚀剂;去离子水漂洗;
参见铜[53]
10 镉(Cd) HNO3(70%):H20
3:1
去离子水漂洗[25]
11 镉(Cd) HNO3(70%):
乙酸:H2O2(30%)
1:2:2
去离子水漂洗[26]
12 镉(Cd) 25 HCl(38%)
未稀释
室温;去离子水漂洗[276,277]
13 镉(Cd) HCl(38%):H2O
1:1 到 1:20
室温;去离子水漂洗[26]
14 镉(Cd) HCl(38%):H2O2(30%)
3:1
室温;去离子水漂洗[26,45]
15 镉(Cd) HNO3(70%):H2O
3:1
80oC;去离子水漂洗[92]
16 镉(Cd) 25 硝酸铈铵,高氯酸 20oC;用 Cyantek CR-7(一种铬湿腐
蚀)腐蚀剂;掩膜用光刻胶、氧化物、
金、(高分子)聚酰亚胺;腐蚀 Ag(75
Å/s),Al( Å/s),Cu(45 Å/s),
Ge(多晶)(45 Å/s),Ti( Å/s),
Va(10 Å/s);
轻微腐蚀石墨( Å/s),Mo(
Å/s),Ni(Å/s),NiCr(2 Å/s),
Pyrex玻璃(糙化)、石英(<
Å/s),SiGe(多晶)(<Å/s),SiO2
(热)(< Å/s),Ta(Å/s),
TiW( Å/s),W( Å/s)
不能显著腐蚀 Au,Nb(糙化),氮化
物,氧化物,Pd,多晶硅,Pt,蓝宝
石(糙化),Si;去离子水漂洗[28]
17 镉(Cd) 40 硝酸铈铵,硝酸 室温;美国仟思 1020号铬腐蚀剂;
掩膜用光刻胶、Au、Si3N4 、SiO2 、
Ti、W;腐蚀 Al、Cu、 GaAs,、Ni;
玻璃槽;去离子水漂洗[278]
18 钴(Co) H2SO4(96%):H2O2(30%):H2O
1:14:15
室温;去离子水漂洗[279,280]
19 钴(Co),溅射 40 H2SO4(96%):H3PO4(85%):HNO3 40oC;不显著腐蚀 CoSi2;去离子水漂
(70%):乙酸
1:1:3:5
洗[281]
20 钴(Co),沉积 HCl(38%):H2O
1:3
35oC;腐蚀速率随时间下降;不显著
腐蚀 TiN;去离子水漂洗[282]
21 钴(Co),溅射 HCl(38%):H2O
3:1
室温;不显著腐蚀 CoSi2;去离子水
漂洗[97,101]
22 钴(Co),沉积 13 HCl(38%):
H2O2(30%):H2O
1:1:100
30oC;不显著腐蚀 TiN<(Å/s);
去离子水漂洗[282]
23 钴(Co),沉积 HCl(38%):
H2O2(30%):H2O
3:1:3
80oC;腐蚀氧化钴;不显著腐蚀
CoSi2;去离子水漂洗[283,284]
24 钴(Co) HNO3(70%):乙酸
1:1
室温;去离子水漂洗[53]
25 钴(Co),蒸发 HNO3(70%):H2O
1:1
室温;不显著腐蚀 CoSi2;去离子水
漂洗[285]
26 钴(Co),MBE HNO3(70%):H2O2(30%)
1:3
室温;不显著腐蚀 CoSi2;去离子水
漂洗[286]
27 铜(Cu) 110 H2SO4(96%):
H2O2(30%):H2O
1:5:19
加入 H3PO4、HCl、HNO3也能腐蚀;离
子水漂洗[287]
28 铜(Cu) H2SO4(96%):HNO3(70%):乙酸
2:3:3
室温;对 Ni和 Ni合金腐蚀速率相近;
加水稀释可以减低速率;离子水漂洗
[288]
29 铜(Cu),黄铜
(CuZn)
H3PO4(85%):HNO3(70%):乙酸
55:20:25
55-80oC;PAN腐蚀剂;去离子水漂洗
[53]
30 铜 ( Cu),
Cu-Al-Si合金
(CuAlSi)
H3PO4(85%):HNO3(70%):乙酸
1:1:1
60-70oC;PAN腐蚀剂;去离子水漂洗
[53]
31 铜(Cu) HCl(38%):HNO3(70%)
3:1
室温;王水;去离子水漂洗[289]
32 铜(Cu),沉积 100 HCl(38%):HNO3(70%):H2O
3:1:2
30oC;稀释的王水;掩膜用光刻胶;
腐蚀 Ag,Al(100Å/s),AlSi(2%),
Au(115 Å/s),Mo(110 Å/s),Ni
(17 Å/s),Pd(65 Å/s),Pt(
Å/s),W(1 Å/s);
轻微腐蚀石墨 Al2O3( Å/s),,
SiO2( PECVD)( Å/s), Ta
(Å/s),Ti(Å/s),TiW(
Å/s)
不显著腐蚀 Cr,Nb,(高分子)聚酰
亚胺,石英,蓝宝石,Si,Si(多晶),
Si3N4 ,SiO2,Ta;加水来减少对光刻
胶的腐蚀;自加热;去离子水漂洗[28]
33 铜(Cu) HF(49%):HNO3(70%)
1:1
室温;快速溶解;去离子水漂洗[289]
34 铜(Cu) HNO3(70%):H2O
5:1
室温;加水稀释减慢腐蚀速率;去离
子水漂洗[98,289]
35 铜(Cu) NH4OH(29%):H2O
1:1
室温;快速溶解;可用 H2O2取代 H2O;
去离子水漂洗[289]
36 铜(Cu) NH4OH(29%):H2O2(30%):H2O
1:1:1
室温;去离子水漂洗[290]
37 铜(Cu) 80 过硫酸铵 40oC;Transene的 APS-100号铜腐蚀
剂;掩膜用光刻胶;腐蚀 Ni
轻微腐蚀 W
不 显 著 腐 蚀 Al, Au, Cr, Si,
Si3N4 ,SiO2,Ta,TaN,Ti;PVC,玻
璃或环氧涂层槽;持续搅动;去离子
水漂洗[291]
38 铜(Cu),沉积 480 H3PO4(85%):HNO3(70%)乙酸:
H2O
16:1:1:2
50oC;Transene的 A型铝腐蚀剂;掩
膜用光刻胶、Si3N4 (>1000:1)、
Si3N4 (低压)(> 1000:1)、 SiO2
(LTO)(>1000:1)、Ti(>1000:1);
腐蚀 Al(90Å/s),AlSi(2%)(110
Å/s),Ge(多晶)(2 Å/s),Ni(5
Å/s);
轻微腐蚀石墨 Al2O3(1-10 Å/s),,蓝
宝石( Å/s),Si(多晶)(Å/s);
不显著腐蚀 Cr,石英,Si,SiGe(多
晶),SiO2;热浴;去离子水漂洗[28]
39 铜(Cu),沉积 45 硝酸铈铵,硝酸 20oC;用 Cyantek CR-7(一种铬湿腐
蚀)腐蚀剂;掩膜用 Au,(高分子)
聚酰亚胺,光刻胶,SiO2;
腐蚀 Ag(75Å/s),Al( Å/s),Gr
(25 Å/s),Ge(多晶)(45 Å/s),Ti
( Å/s),Va(10 Å/s);
轻微腐蚀石墨(Å/s),Mo(45
Å/s),Ni( Å/s),NiCr(2 Å/s),
Pyrex(糙化)( Å/s),石英(<
Å/s),SiGe(多晶)(< Å/s),
SiO2(< Å/s),Ta( Å/s),
TiW( Å/s),W( Å/s);
不显著腐蚀 Au,Nb(糙化),Pd, Si,
Si(多晶),Si3N4,SiO2,蓝宝石 (糙
化), Pt;去离子水漂洗[28]
40 镝 (Dy) HNO3(70%): 乙酸
2:3
室温;去离子水漂洗[292]
41 铒(Er) H2SO4(96%):H2O2(30%) 去离子水漂洗[293]
1:1
42 金(Au),淀积 1600-250
0
HCl(38%): HNO3(70%)
3:1
室温; 王水; 去离子水漂洗 [26,
294]
43 金(Au),淀积 4000–80
00
HCl(38%): HNO3(70%)
3:1
32–38oC; 王水 ; 去离子水漂洗
[92]
44 金(Au),淀积 115 HCl(38%):
HNO3(70%):H2O
3:1:2
30oC; 稀释的王水; 掩膜用光刻胶;
腐蚀 Ag, Al (100 Å/s), AlSi (2%),
Cu (100 Å/s), Mo (110 Å/s), Ni
(17 Å/s), Pd (65 Å/s), Pt (
Å/s), W (1 Å/s);
轻 微 腐 蚀 Al2O3 ( Å/s),
SiO2(PECVD) ( Å/s), Ta
( Å/s), Ti ( Å/s), TiW
( Å/s);
不显著腐蚀 Cr, Nb, [高分子] 聚酰
亚胺, 石英, 蓝宝石, Si,
Si(多晶), Si3N4, SiO2, Ta; 加水
减少对光刻胶的腐蚀;
自加热; 去离子水漂洗 [28]
45 金(Au),淀积 165 KI:I2:H2O
4 g:1 g:40mL
室温; 不显著腐蚀 Al; 去离子水漂
洗 [22,45]
46 金(Au),淀积 1270 KI:I2:H2O
1 g:4 g:4 mL
55oC; 去离子水漂洗 [26]
47 金(Au),淀积 28–150 KI, I2 25–60oC; Transene 金腐蚀剂 TFA;
掩膜用光刻胶;
腐蚀 Al, Cu (侵蚀), GaAs;
轻度腐蚀 Ni;
不显著腐蚀 Cr, Si, Si3N4, SiO2,
Ta, TaN, Ti, W; 玻璃槽; 去离子
水漂洗 [295]
48 铪(Hf) H2SO4(96%):HNO3(70%)
1:1
35oC; 去离子水漂洗 [296, 297]
49 铪(Hf) 1 HCl(38%): HNO3(70%)
1:1
35oC; 去离子水漂洗 [296]
50 铪(Hf) HF(49%):H2O
1:50
室温; DHF腐蚀剂(50:1); 去离子水
漂洗 [16]
51 铪(Hf) HF(49%):H2O2(30%):H2O
1:1:20
室温; 去离子水漂洗 [98]
52 铪(Hf) HF(49%): HNO3(70%):
H2O2(30%)
10:45:45
室温; 去离子水漂洗 [298]
53 铟(In) HCl(38%)
未稀释
室温; 加热提高腐蚀速率; 去离子
水漂洗 [299, 300,301]
54 铟(In) HCl(38%): HNO3(70%)
3:1
40oC; 王水; 去离子水漂洗 [98,
300]
55 铟(In) HNO3(70%):H2O
1:1
室温; 去离子水漂洗 [302]
56 铟(In) IPA, EtOH, 然后 MeOH 室温; 去离子水漂洗 [26]
57 殷钢(FeNi) HCl(38%):HNO3(70%):
乙酸:H2O
2:2:5:1
室温; 去离子水漂洗 [25]
58 铱(Ir) HCl(38%): HNO3(70%)
3:1
40oC; 王水; 去离子水漂洗 [26,
98]
59 铁(Fe) HCl(38%):H2O
1:1
室温; 去离子水漂洗 [98]
60 铁(Fe) HCl(38%):
HNO3(70%):H2O
7:3:30
60–70oC; 去离子水漂洗 [25]
61 铁(Fe),钢(低
碳)
HF(49%): H2O2(30%)
3:97
室温; 去离子水漂洗 [53]
62 铁(Fe),硅铁
合金(FeSi)
HF(49%): H2O2(30%)
6:94
室温; 去离子水漂洗 [53]
63 铁(Fe),钢(低
碳)
HF(49%):HNO3(70%):H2O
7:3:30
60oC; HNW腐蚀剂; 去离子水漂洗
[53]
64 铁(Fe) HNO3(70%)
未稀释
热; 可稀释或在室温使用; 去离子
水漂洗 [303]
65 科伐合金,
(FeNiCo)
HCl(38%):H2O
1:1
70oC; 去离子水漂洗 [26]
66 科伐合金,
(FeNiCo)
HCl(38%):
HNO3(70%):乙酸
15:1:3
室温; 去离子水漂洗 [26]
67 铅(Pb) 乙酸:H2O2(30%)
1:4
室温; 去离子水漂洗 [25]
68 铅(Pb) 乙酸:H2O2(30%)
3:1
室温; 去离子水漂洗 [53]
69 铅(Pb) 乙酸:H2O2(30%):MeOH
2:3:5
室温; 去离子水漂洗 [53]
70 铅(Pb) 乙酸:H2O2(30%):H2O
2:2:5
室温; 去离子水漂洗 [98]
71 铅(Pb) HNO3(70%):H2O
3:17
室温; 去离子水漂洗 [25]
72 锂(Li) HNO3(70%)
未稀释
室温; 去离子水漂洗 [26]
73 锂(Li) MeOH
未稀释
室温; 去离子水漂洗 [304]
74 镁(Mg) H2SO4(96%):H2O2(30%):H2O
15:90:10
25oC; 去离子水漂洗 [53]
75 镁(Mg) HNO3(70%):H2O
1:19 to 3:17
室温; 去离子水漂洗 [25]
76 镁(Mg) HNO3(70%):MeOH
1:9
20oC; 去离子水漂洗 [53]
77 镁(Mg) HCl(38%):H2O
1:1
室温; 去离子水漂洗 [25, 305]
78 钼(Mo),淀积 H2SO4(96%):HNO3(70%)
1:4
室温; 去离子水漂洗 [98]
79 钼(Mo),淀积 4000 H2SO4(96%):HNO3(70%):H2O
1:1:3
55oC; 去离子水漂洗 [10]
80 钼(Mo),淀积 H3PO4(85%):HNO3(70%):H2O
5:3:2
25oC; 去离子水漂洗 [91]
81 钼(Mo),淀积 80 H3PO4(85%):HNO3(70%):乙
酸:H2O
5:2:4:150
室温; PAN腐蚀剂; 掩膜用光刻胶;
去离子水漂洗 [8, 22]
82 钼(Mo),淀积 115 H3PO4(85%):HNO3(70%):
乙酸:H2O
180:11:11:150
20oC; PAN腐蚀剂; 掩膜用光刻胶
(3:1); 腐蚀 Al (3 Å/s);
不显著腐蚀 Cr, TiW; 去离子水漂洗
[28]
83 钼(Mo),淀积 HCl(38%): H2O2(30%)
1:1
室温; 去离子水漂洗 [76]
84 钼(Mo),淀积 110 HCl(38%):
HNO3(70%):H2O
3:1:2
30oC; 稀释的王水; 掩膜用光刻胶;
腐蚀 Ag, Al (100 Å/s), AlSi(2%),
Au (115 Å/s), Cu (100 Å/s), Ni
(17 Å/s), Pd (65 Å/s), Pt (
Å/s), W (1 Å/s);
轻 微 腐 蚀 Al2O3 ( Å/s),
SiO2(PECVD) ( Å/s), Ta
( Å/s), Ti ( Å/s), TiW
( Å/s);
不显著腐蚀 Cr, Nb,[高分子] 聚酰
亚胺, 石英, 蓝宝石, Si,
Si(多晶), Si3N4, SiO2, Ta; 加水
减少光刻胶腐蚀;自加热; 去离子水
漂洗 [28, 306]
85 钼(Mo) HF(49%): HNO3(70%)
1:1
室温; 去离子水漂洗 [307]
86 钼(Mo),淀积 55–85 铁氰化物 30–60oC; Transene二硫化钼腐蚀
剂 TFM; 掩膜用负光刻胶、KMER、
KTFR或 KPR; 去离子水漂洗 [308]
87 碳化钼(Mo2C) HNO3(70%)
未稀释
室温; 去离子水漂洗 [26]
88 镍 铜 合 金
(NiCuFe)
HNO3(70%):H2SO4(96%):乙酸
5:2:5
室温; 去离子水漂洗 [288]
89 镍 铬 铁 合 金
(NiCr),淀积
H2SO4(96%)
未稀释
100oC; 去离子水漂洗 [76]
90 镍 铬 铁 合 金 HCl(38%):H2O 室温; 去离子水漂洗 [25]
(NiCr) 4:1
91 镍 铬 铁 合 金
(NiCr),溅射
HCl(38%): HNO3(70%)
3:1
室温; 王水; 去离子水漂洗 [309]
92 镍 铬 铁 合 金
(NiCr)
HCl(38%):
HNO3(70%):H2O
1:1:3
室温; 去离子水漂洗 [16]
93 镍 铬 铁 合 金
(NiCr),溅射
(80:20)
14 硝酸铈铵 20oC; Transene 镍铬合金腐蚀剂
TFN; 掩膜用光刻胶;
腐蚀 Al (8 Å/s), Cr (28 Å/s),
Cu (115 Å/s), Mo (115 Å/s), Ni
(2 Å/s);
不显著腐蚀聚酰亚胺、石英、Si,
Si(多晶)、Si3N4、SiO2; 去离子水
漂洗 [28]
94 镍 铬 铁 合 金
(NiCr),蒸发
50 硝酸铈铵 40oC; Transene 镍铬合金腐蚀剂
TFN; 掩膜用光刻胶;
腐蚀 Al, Cr, Cu, GaAs, Ni;
不显著腐蚀 Au, Si3N4, SiO2, Ti,
W; 去离子水漂洗[310]
95 镍(Ni),淀积 65 H2SO4(96%):H2O2(30%)
56:1
120oC; 高硫老虎水;
腐蚀 Ag (100 Å/s), Al(850 Å/s),
AlSi(2%) (30 Å/s), Al2O3
(3–15 Å/s), Cr (1–3 Å/s), Cu
(15 Å/s), Mo (3 Å/s), Nb (1
Å/s), NiCr(15 Å/s), 聚 酰 亚 胺
(2800 Å/s), Ti (40 Å/s);
轻微腐蚀 C型聚对二甲苯( Å/s),
Pt ( Å/s), TiW ( Å/s);
不显著腐蚀 Au, Pyrex (糙化), 石
英 (糙化 ),蓝宝石 (糙化 ), Si,
Si(多 晶 ), SiGe(多 晶 ), Si3N4,
SiO2, Ta(厚的); 放热; 加 H2O2 即
刻使用; 去离子水漂洗 [27, 28]
96 镍(Ni),淀积 H2SO4(96%):H2O2(30%)
1:4
60oC; 不显著腐蚀 NiSi2、Si、SiO2;
去离子水漂洗 [311,312]
97 镍(Ni) H2SO4(96%):H3PO4(85%):
HNO3(70%):乙酸
1:1:3:5
85–95oC; 去离子水漂洗 [53]
98 镍(Ni) H2SO4(96%):H3PO4(85%):
HNO3(70%):乙酸
1:1:3:5
40oC; 不显著腐蚀 NiSi2; 去离子水
漂洗 [97]
99 镍(Ni) HCl(38%): H2O2(30%)
3:1
室温; 不显著腐蚀 NiSi2; 去离子水
漂洗[97]
100 镍 钴 合 金
(NiCo)
HCl(38%):
HNO3(70%):乙酸
20oC; 去离子水漂洗 [53, 313]
1:80:120
101 镍(Ni),淀积 HCl(38%):
HNO3(70%):H2O
5:1:3
室温; 选择性腐蚀 NiSi2; 去离子水
漂洗 [314]
102 镍(Ni),淀积 17 HCl(38%):
HNO3(70%):H2O
3:1:2
30oC; 稀释的王水; 掩膜用光刻胶;
腐蚀 Ag, Al (100 Å/s), AlSi(2%),
Au (115 Å/s), Cu (100 Å/s), Mo
(110 Å/s), Pd (65 Å/s), Pt (
Å/s), W (1 Å/s);
轻 微 腐 蚀 Al2O3 ( Å/s),
SiO2(PECVD) ( Å/s), Ta
( Å/s), Ti ( Å/s), TiW
( Å/s);
不显著腐蚀 Cr、Nb、聚酰亚胺、石英、
蓝宝石、 Si、 Si(多晶 )、 Si3N4、
SiO2、Ta; 加水降低对光刻胶的腐蚀;
自加热; 去离子水漂洗 [28]
103 镍(Ni),淀积 HF(49%): HNO3(70%)
1:1
室温; 加水稀释降低腐蚀速率; 去
离子水漂洗[315]
104 镍(Ni) HNO3(70%)
未稀释
室温; 加水稀释降低腐蚀速率; 去
离子水漂洗[12]
105 镍(Ni),淀积 17 HNO3(70%):H2O
1:20
45oC; 去离子水漂洗 [316]
106 镍(Ni) HNO3(70%):H2SO4(96%):乙酸
3:2:3
室温; 腐蚀 Cu和 C合金速率相近;
用 H2O稀释降低速率; 去离子水漂洗
[288]
107 镍(Ni) 1600 HNO3(70%):H2SO4(96%):
H3PO4(85%):乙酸
3:1:1:5
85oC; 去离子水漂洗 [317]
108 镍( Ni),用
Cr,Au蒸发或
溅射
30 硝酸, 全氟烷基醚磺酸钾 25oC; Transene 镍腐蚀剂 TFB; 掩
膜用光刻胶;
腐蚀 Al, Cr, Cu, GaAs;
不显著腐蚀 Au, Si3N4, SiO2, Ti,
W; 玻璃槽; 去离子水漂洗 [318]
109 镍( Ni),在
GaAs 或 Cu上
电镀或化学镀
50 基于硝酸盐溶液 40oC; Transene镍腐蚀剂 TFG; 掩膜
用光刻胶;
腐蚀 Al;
不显著腐蚀 Au, Cr, Cu, Si, Si3N4,
SiO2, Ti, W, GaAs,Ta, TaN; 玻璃
槽; 去离子水漂洗 [318]
110 磷 镍 ( NiP,
90:10)
H3PO4(85%):HNO3(70%)
9:1
室温; 去离子水漂洗 [91]
111 铌(Nb) 11 H2SO4(96%)
未稀释
175oC; 去离子水漂洗 [319]
112 铌(Nb) HCl(38%): HF(49%):
HNO3(70%):H2O
2:1:2:2
室温; 去离子水漂洗 [53]
113 铌(Nb) HF(49%):H2O
1:1
室温; DHF腐蚀剂(1:1); 去离子水
漂洗 [319]
114 铌(Nb) HF(49%): HNO3(70%)
1:1
室温; 去离子水漂洗 [98]
115 锇(Os) HCl(38%): HNO3(70%)
3:1
加热; 王水; 去离子水漂洗 [320]
116 钯(Pd) HCl(38%): HNO3(70%)
3:1
室温; 王水; 去离子水漂洗 [320]
117 钯(Pd),蒸发 15 HCl(38%):
HNO3(70%):乙酸
1:10:10
25oC; 去离子水漂洗 [321]
118 钯(Pd),淀积 65 HCl(38%):
HNO3(70%):H2O
3:1:2
30oC; 稀释的王水; 掩膜用光刻胶;
腐蚀 Ag, Al (100 Å/s), AlSi(2%),
Au (115 Å/s), Cu (100 Å/s), Mo
(110 Å/s), Ni (17 Å/s), Pt (
Å/s), W (1 Å/s);
轻 微 腐 蚀 Al2O3 ( Å/s),
SiO2(PECVD) ( Å/s), Ta
( Å/s), Ti ( Å/s), TiW
( Å/s);
不显著腐蚀 Cr, Nb, 聚酰亚胺, 石
英 ,蓝宝石 , Si,Si(多晶 ), Si3N4,
SiO2, Ta;加水减少对光刻胶的腐蚀;
S自加热; 去离子水漂洗 [28]
119 钯(Pd) HNO3(70%)
未稀释
热; 去离子水漂洗 [320]
120 钯(Pd),溅射 KI:I2:H2O
10 g:1 g:40 mL
室温; 选择性腐蚀 PdSi2; 去离子水
漂洗 [322]
121 钯(Pd),蒸发
或溅射
110 氯化铁和氢氟酸[323] 50oC; Transene 钯腐蚀剂 TFP; 掩
膜用光刻胶;
不显著腐蚀 Au, Ni; 玻璃, Pyrex玻
璃或 PVC槽; 去离子水漂洗 [324]
122 镍铁钼导磁合
金(NiFeMo),
溅射
65 H2SO4(96%):HF(49%):
H2O2(30%):H2O
6:1:1:22
23oC; Ni:Fe:Mo重 量 百 分 比 为
79:16:5; 去离子水漂洗 [325]
123 钯(Pd) H2O2(30%)
未稀释
沸腾; 去离子水漂洗 [45]
124 钯(Pd),溅射 5 HCl(38%): HNO3(70%)
19:1
沸腾; 硬烘烤光刻胶; 去离子水漂
洗 [326]
125 铂(Pt) HCl(38%): HNO3(70%)
8:1
70oC; 去离子水漂洗 [98]
126 铂(Pt),淀积 HCl(38%): 45oC; 稀释的王水; 去离子水漂洗
HNO3(70%):H2O
3:1:4
[327]
127 铂(Pt),淀积 HCl(38%):
HNO3(70%):H2O
3:1:4
85oC; 稀释的王水; 用 BHF溶液进行
短暂的预处理; 去离子水漂洗
[328]
128 铂(Pt),CVD 8 HCl(38%):
HNO3(70%):H2O
7:1:8
85oC; 去离子水漂洗 [329, 330]
129 铂(Pt) HF(49%): HNO3(70%)
4:1
热; 去离子水漂洗 [53]
130 铼(Re) H2SO4(96%)
未稀释
热; 去离子水漂洗 [320]
131 铼(Re) HNO3(70%):H2O
1:1
室温; 去离子水漂洗 [25]
132 铑(Rh) H2SO4(96%)
未稀释
热; 去离子水漂洗 [320]
133 铑(Rh) HCl(38%): HNO3(70%)
3:1
室温; 王水; 去离子水漂洗 [26]
134 钌(Ru) HCl(38%): HNO3(70%)
3:1
加热; 王水; 去离子水漂洗 [320]
135 钌(Ru),蒸发
或溅射
40–50 硝酸铈铵,硝酸 20–25oC; Transene钌腐蚀剂RU-44;
掩膜用光刻胶; 玻璃或聚丙烯槽;
去离子水漂洗 [331]
136 银(Ag) H2SO4(96%)
未稀释
热; 去离子水漂洗 [320]
137 银(Ag),淀积 100 H2SO4(96%):H2O2(30%)
56:1
120oC; 高硫老虎水;
腐蚀 Al (850 Å/s), AlSi(2%) (30
Å/s), Al2O3 (3–15 Å/s), Cr
(1–3 Å/s), Cu (15 Å/s), Mo (3
Å/s), Nb (1 Å/s), Ni (65 Å/s),
NiCr(15 Å/s),聚酰亚胺(2800 Å/s),
Ti (40 Å/s);
轻微腐蚀 C型聚对二甲苯( Å/s),
Pt ( Å/s), TiW ( Å/s);
不显著腐蚀 Au, Pyrex玻璃 (糙化),
石英(糙化),蓝宝石 (糙化), Si,
Si(多 晶 ), SiGe(多 晶 ), Si3N4,
SiO2, Ta(厚的); e放热;加 H2O2 即
刻使用; 去离子水漂洗 [27, 28]
138 银(Ag) HCl(38%): HNO3(70%)
3:1
室温; 王水; 去离子水漂洗 [320]
139 银(Ag) 1600 HNO3(70%):H2O
7:1
室温; 去离子水漂洗 [332]
140 银(Ag) 2000–40
00
HNO3(70%):H2O
1:1 to 1:10
40–50oC; 去离子水漂洗 [10]
141 银(Ag) NH4OH(29%):H2O2(30%)
1:1
室温; 去离子水漂洗 [26, 45]
142 银(Ag) 60 NH4OH(29%):H2O2(30%):乙酸
1:1:4
室温; 去离子水漂洗 [8]
143 银(Ag),淀积 200 KI, I2 25oC; Transene 银腐蚀剂 TFS; 掩
膜用光刻胶;
腐蚀 Al, Au, GaAs; 玻璃槽;
不显著腐蚀 Cr, Si, Si3N4, SiO2,
Ta, TaN, Ti, W; 搅拌提高腐蚀速
率; 去离子水漂洗 [333]
144 银(Ag),淀积 75 硝酸铈铵,硝酸 20oC; Cyantek CR-7腐蚀剂; 掩膜
用光刻胶;
腐蚀 Al (6 Å/s), Cr (25 Å/s), Cu
(45 Å/s), Ge(多 晶 ) (45 Å/s),
NiCr(2 Å/s), V (10 Å/s);
轻微腐蚀 Al2O3 (< Å/s), 石墨
( Å/s), Mo ( Å/s), Ni(
Å/s),石英 ( Å/s), SiGe(多晶 )
(< Å/s), SiO2 (< Å/s),Ta
( Å/s), Ti( Å/s), TiW
( Å/s), W ( Å/s);
不显著腐蚀 Au, Nb, Pd,聚酰亚胺,
Pt, Pyrex玻璃,蓝宝石,Si, Si(多
晶), Si3N4, SiO2; 去离子水漂洗
[28]
145 钢,低碳 H2SO4(96%):H2O2(30%):H2O
15:90:10
25oC; 去离子水漂洗 [53]
146 钢,低碳 H2SO4(96%):H3PO4(85%):
HNO3(70%)
1:3:1
85oC; 去离子水漂洗 [53]
147 钢,中碳 HF(49%):H2O2(30%):H2O
1:10:10
室温; 去离子水漂洗 [53]
148 钢,不锈钢(SS) H3PO4(85%):HCl(38%):
HNO3(70%):乙酸
1:1:4:5
70◦C; 去离子水漂洗 [53]
149 钢,不锈钢(SS) HCl(38%):
HNO3(70%):H2O
1:1:1
室温; 去离子水漂洗 [92]
150 钽(Ta) H2SO4(96%):HF(49%):
HNO3(70%)
5:2:2
室温; 去离子水漂洗 [334, 335]
151 钽(Ta) H3PO4(85%)
未稀释
180oC; 去离子水漂洗 [336, 337]
152 钽(Ta),PVD HF(49%):H2O
1:10
25oC; 去离子水漂洗 [338]
153 钽(Ta) HF(49%): HNO3(70%)
1:2
室温; 加水降低腐蚀速率; 去离子水
漂洗 [16]
154 钽(Ta) HF(49%):HNO3(70%):H2O
2:2:5
室温; 去离子水漂洗 [98]
155 钽(Ta),淀积 70–80 氢氟酸 25oC; Transene钽 腐 蚀 剂
SIE-8607; 掩膜用光刻胶;
腐蚀 Al, Cr, Cu, GaAs, Ni, Si,
SiO2, Ta, TaN, Ta2O5, Ti;
不显著腐蚀 Au, Si3N4, W; 去离子水
漂洗 [254]
156 钍(Th) HCl(38%)
未稀释
20oC; 去离子水漂洗 [339]
157 钍(Th) HCl(38%): HNO3(70%)
3:1
20oC; 去离子水漂洗 [339]
158 锡(Sn) HCl(38%)
未稀释
室温; 去离子水漂洗 [340]
159 锡(Sn) HCl(38%):H2O
1:4
室温; 去离子水漂洗 [98]
160 锡(Sn) HCl(38%):HF(49%)
1:1
室温; 去离子水漂洗 [98]
161 锡(Sn) HCl(38%): HNO3(70%)
3:1
室温; 去离子水漂洗 [26]
162 锡(Sn),淀积 HF(49%): HNO3(70%)
1:1
室温; 去离子水漂洗 [76]
163 锡 镍 合 金
(SnNi),电镀
3 HCl(38%):H2O
1:3
25oC; 室 温 ; Sn:Ni质 量 百 分 比
65:35;50oC时对 SnNo 腐蚀速率为 5
Å/s , 75oC时为 9 Å/s at ; 去离子
水漂洗 [341]
164 钛(Ti) 见表
165 钨(W) 见表
166 钒(V),淀积 H2SO4(96%):HF(49%):
HNO3(70%)
5:2:2
室温; 去离子水漂洗 [45]
167 钒(V) H3PO4(85%)
未稀释
180oC; 去离子水漂洗 [342]
168 钒(V) HCl(38%): HF(49%):
HNO3(70%):H2O
2:1:2:2
室温; 去离子水漂洗 [53]
169 钒(V) HCl(38%): HNO3(70%)
3:1
室温; 王水; 去离子水漂洗 [26]
170 钒(V),CVD HF:HNO3(70%)
1:10
室温; 去离子水漂洗 [343]
171 钒(V),CVD HF:HNO3(70%): H2O
1:1:1
室温; HNW腐蚀剂; 去离子水漂洗
[98]
172 钒(V) HNO3(70%):H2O
1:3
35oC; 去离子水漂洗 [342]
173 钒(V),淀积 NH4OH(29%):H2O2(30%)
1:4
室温; 去离子水漂洗 [344]
174 钇(Y) HNO3(70%)
未稀释
室温; 去离子水漂洗 [345, 346]
175 锌(Zn) HCl(38%):H2O
1:1
室温; 去离子水漂洗 [26]
176 锌(Zn) 4000 HNO3(70%):H2O
1:4
50oC; 去离子水漂洗 [10]
177 锌(Zn) HNO3(70%):
H2O2(30%):乙醇
1:1:1
室温; 去离子水漂洗 [53]
178 锆(Zr) H2SO4(96%)
未稀释
热; 去离子水漂洗 [347]
179 锆(Zr) HCl(38%)
未稀释
热; 去离子水漂洗 [347]
180 锆(Zr) HCl(38%): HNO3(70%)
3:1
60oC; 王水; 去离子水漂洗 [347]
181 锆(Zr) HF(49%):HNO3(70%):H2O
1:5:5
室温; HNW腐蚀剂;可用 H2O2代替H2O;
去离子水漂洗[348]
182 锆(Zr) HF(49%):HNO3(70%):H2O
1:1:50
室温; HNW腐蚀剂; 去离子水漂洗
[98]
表 硅化物腐蚀液和腐蚀工艺
材料 腐蚀速率
(Å/s)
腐蚀剂 备注和参考文献
1 硅化铬(CrSi) 10-15 H3PO4(85%):HF(49%):HNO3
(70%)
60:1:5
室温;去离子水漂洗[16]
2 硅化铬(CrSi),
在 Cu,Ni,Au
上的薄膜
15–20 亚铁氰化钾 50oC; Transene 铬金属陶瓷腐蚀剂
TFE; 掩膜用负光刻胶; 腐蚀 CrO;
不显著腐蚀 Au, Cu, Ni;玻璃槽; 搅
拌有效; 去离子水漂洗 [349]
3 硅化铬(CrSi2) H2SO4(96%):H3PO4(85%):
H2O
1:4:2
室温; 去离子水漂洗 [21]
4 硅化铬(CrSi2) HF(49%):HNO3(70%)
1:1
室温; 去离子水漂洗 [21]
5 硅 化 钴
(CoSi2)
H3PO4(85%)
未稀释
155oC; 去离子水漂洗 [17, 21, 125,
127, 350]
6 硅 化 钴
(CoSi2),在Si
6 HF(49%):H2O
1:20
室温; DHF腐蚀剂 (20:1); 去离子
水漂洗 [351]
表面溅射 Co并
烧结
7 硅铜(CuSi) H3PO4(85%):HCl(38%):
HNO3(70%):乙酸
1:1:3:5
70–80oC; 去离子水漂洗 [53]
8 硅化铪(HfSi2) HF(49%):H2O 抗氢氟酸、王水和硫酸-过氧化氢的
混合物以外的碱水和无机酸腐蚀 ;
去离子水漂洗 [125, 127]
9 硅化铁(FeSi2) HCl(38%):HF(49%):
HNO3(70%):H2O
50:1:5:44
室温; 含有 Cr 和 V的三元合金; 去
离子水漂洗 [352]
10 硅化铁(FeSi2) HF(49%)
未稀释
室温; HF腐蚀剂(质量百分比 49%);
去离子水漂洗 [21]
11 硅化铁(FeSi2) HF(49%):HNO3(70%)
1:1
室温; 去离子水漂洗 [21]
12 硅 化 镁
(Mg2Si)
乙酸
未稀释
室温; 去离子水漂洗 [21]
13 硅 化 镁
(Mg2Si)
HF(49%):HNO3(70%)
5:1
室温; 去离子水漂洗 [26]
14 硅 化 镁
(Mg2Si)
HCl(38%):HNO3(70%)
3:1
室温; 去离子水漂洗 [21]
15 硅 化 镁
(Mg2Si)
HF(49%):HNO3(70%)
1:1
室温; 去离子水漂洗 [21]
16 硅化钼(MoSi2) H2SO4(96%):H3PO4(85%):H2O
1:4:2
室温;不显著腐蚀 Mo5Si3; 去离子水
漂洗 [21]
17 硅化钼(MoSi2) HF(49%):HNO3(70%)
1:1
室温 ; 去离子水漂洗 [21, 45,
127]
18 硅化镍(NiSi2),
烧结
HF(49%):H2O
1:10
室温; DHF腐蚀剂(10:1); 阴极保护
降低腐蚀速率; 去离子水漂洗[127,
353]
19 硅化镍(NiSi2) HF(49%):HNO3(70%)
1:3
室温; 超声搅拌; 去离子水漂洗[354]
20 硅化镍(NiSi2),
烧结
6 磷酸, 乙酸,氮酸和氟硼酸加
水
室温; 斑点腐蚀, Arch化学品; 腐
蚀 硅 (100表 面 3 Å/s), AlSi
(1%) (9 Å/s); 去离子水漂洗[355]
21 硅化铌(NbSi2) H2SO4(96%):H3PO4(85%):H2O
1:4:2
室温; 去离子水漂洗 [21]
22 硅化铌(NbSi2) HF(49%):HNO3(70%):H2O
4:10:86
室温;HNW腐蚀剂;Kroll试剂; 去离
子水漂洗[356]
23 硅化铌(NbSi2) HF(49%): NH4F(40%)
1:10
室温;BHF腐蚀剂 (10:1); 去离子水
漂洗 [127]
24 硅化钯(Pd2Si) HF(49%)
未稀释
室温; HF腐蚀剂(质量百分数 49%);
去离子水漂洗 [26]
25 硅化钯(Pd2Si) HF(49%):HNO3(70%) 室温; 去离子水漂洗 [127]
26 硅化钯(Pd2Si),
烧结
HCl(38%):HNO3(70%)
3:1
85oC;王水; 用 BHF预处理; 去离子水
漂洗 [328, 329]
27 铂 硅 化 物
(PtSi),烧结
HCl(38%):
HNO3(70%):H2O
3:1:4
60oC;还腐蚀 Pt; 去离子水漂洗[357]
28 硅化铂(PtSi) HF(49%):HNO3(70%) 室温; 去离子水漂洗 [127]
29 硅化铂(PtSi) HF(49%):
HNO3(70%):乙酸
1:3:4
室温; HNA腐蚀剂; 去离子水漂洗[45]
30 硅化铼(ReSi) HF(49%):HNO3(70%):H2O 室温; HNW腐蚀剂; 去离子水漂洗
[358]
31 硅化铑(RhSi),
烧结
HF(49%):
HNO3(70%):乙酸
4:9:7
室温 ; HNA腐蚀剂 ;腐蚀 Rh和 Si;
去离子水漂洗[359]
32 硅化钌(Ru2Si3) 23 HF(49%): KOCl(11%):H2O
1:3:50
室温; 非标准化学品; 去离子水漂
洗[360]
33 硅化钽(TaSi2) H2SO4(96%):H3PO4(85%):H2O
1:4:2
室温; 去离子水漂洗 [21]
34 硅化钽(TaSi2),
LPCVD
HF(49%)
未稀释
40oC; HF腐蚀剂 (质量百分比 49%);
去离子水漂洗 [361]
35 硅化钽(TaSi2),
LPCVD
HF(49%):HNO3(70%)
1:25
室温; 也能腐蚀 Si; 去离子水漂洗
[362]
36 硅化钽(TaSi2),
烧结
HF(49%): NH4F(40%)
1:10
室温; BHF腐蚀剂(10:1); 去离子水
漂洗 [127, 363]
37 硅化钽(TaSi2) 50 专利 20oC; Transene; 去 离 子 水 漂 洗
[364]
38 硅化钛(Ti2Si3) H2O2(30%)
未稀释
20oC;腐蚀 Ti2Si3,其他元素未知; 去
离子水漂洗 [21]
39 硅化钛(TiSi2) 25 HF(49%):H2O
1:100
室温; DHF腐蚀剂(100:1); 不溶于
碱水溶液和大部分无机酸; 去离子
水漂洗 [127, 128, 365]
40 硅化钛(TiSi2) 45 HF(49%):H2O
1:40
室温; DHF腐蚀剂(40:1); 去离子水
漂洗 [128]
41 硅化钛(TiSi2),
烧结
25 HF(49%): NH4F(40%)
1:10
室温; BHF腐蚀剂(10:1); 去离子水
漂洗 [363]
42 硅化钛(TiSi2),
蒸发
KOH:H2O
500 g:1000 mL
70oC; KOH腐蚀剂(质量百分比 30%);
腐蚀硅(100表面 85 Å/s); 去离子
水漂洗 [366]
43 钛钨硅(TiWSi),
烧结
HCl(38%):HNO3(70%)
3:1
室温; ; 去离子水漂洗
[367]
44 硅化钨(WSi2),
烧结
HF(49%):HNO3(70%):H2O
4:10:86
室温; HNW腐蚀剂; Kroll试剂; 不
溶解于王水和大部分无机酸; 去离
子水漂洗 [127, 365, 368,369]
45 硅化钨(WSi2), HF(49%):HNO3(70%):H2O 室温; HNW腐蚀剂;腐蚀 Si; 去离子
CVD 2:60:40 水漂洗 [370]
46 硅化钨(WSi2) HNO3(70%): NH4F(40%)
49:1
室温; 去离子水漂洗 [45]
47 硅化钒(VSi2) HF(49%): NH4F(40%)
1:10
室温; BHF腐蚀剂(10:1); 去离子水
漂洗 [127]
48 硅化钒(VSi2) H2SO4(96%):H3PO4(85%):H2O
1:4:2
室温; 去离子水漂洗 [21]
49 硅化三钒(V3Si) HF(49%):HNO3(70%)
1:6
室温; 去离子水漂洗 [371]
50 硅化三钒(V3Si) HF(49%):HNO3(70%):
H2O2(30%)
1:1:4
室温; 去离子水漂洗 [372]
51 硅化锆(ZrSi2) HF(49%):H2O 室温; DHF腐蚀剂; 去离子水漂洗
[127]
52 ( CoSi2) ,
( CrSi2) ,
( Ir3Si5) ,
( NiSi2) ,
( Ru2Si3) ,
(Si),(WSi2)
的氧化物,热
生长
–4 HF(49%): NH4F(40%)
1:50
室温; BHF腐蚀剂(50:1); 热生长氧
化物; 去离子水漂洗 [373]
表 塑料和聚合物的腐蚀剂及腐蚀工艺
材料
腐蚀速率
(Å/s)
腐蚀剂 备注和参考文献
1
苯并环丁烯(BCB),
旋涂和固化
H2SO4(96%):H2O2(30%)
4:1
120℃;混合放热;去离子水漂洗[375,376]
2
苯并环丁烯(BCB),
旋涂和固化
180
SF6:O2 等离子体
15:95 sccm
干 法刻 蚀; 固化 材料 ; 260 W,1000
mTorr;不含硅的 BCB也可以用 CF4:O2等
离子体或纯 O2腐蚀[377]
3
环 状 烯 烃 共 聚 物
(COC)
庚烷
未稀释
室温;非标准溶剂;去离子水或异丙醇漂
洗[378]
4
环 状 烯 烃 共 聚 物
(COC)
十六烷:异丙醇
1:12
室温;非标准溶剂;溶剂粘接;异丙醇漂
洗[378]
5 环氧树脂,铝填充
H2SO4(96%)
未稀释
热;去离子水漂洗[26]
6 环氧树脂,金填充
HNO3(70%):HCL(38%):H
2O
3:1:10
室温;去离子水漂洗[26]
7 环氧树脂,银填充
HF(49%):HNO3(70%)
1:3
室温;去离子水漂洗[26]
8
氟化乙烯丙烯(FEP,
特氟隆 FEP),薄膜
四氢呋喃(THF)
未稀释
温;非标准溶剂;表面改性剂;去离子水
或异丙醇漂洗[379]
9
液晶聚合物(LCP),
塑料封装
H2SO3(96%):NHO3(70%)
1:9
60℃;较少腐蚀冶金;当部分是热的时用
丙酮漂洗;去离子水漂洗然后异丙醇超声
波搅拌完成[45]
10
液晶聚合物(LCP),
塑料封装
HNO3(70%)
未稀释
60-70℃;刻蚀有色金属;当部分是热的
时用丙酮漂洗;去离子水漂洗然后异丙醇
超声波搅拌完成[45]
11
液晶聚合物(LCP),
片状
40 O2反应离子刻蚀
干 法 刻 蚀 ; 铝 做 模 版 ; 350 W,
500mTorr[380]
12 线型酚醛树脂(PR) 80
异丙醇
未稀释
50℃;在 27℃的刻蚀速率为 40 Å/s;去
离子水或异丙醇漂洗[381]
13
十八烷基三氯硅烷
(OTS)
HCL(38%):H2O
1:10
室温;表面预处理;去离子水漂洗[382]
14
光刻胶(PR)
vexing
空气
环境
450-650℃;正胶和负胶[383, 384]
15
光刻胶(PR)
vexing
H2SO3(96%):H2O2(30%)
1:1
160℃;正胶和负胶;新配溶液;去离子
水漂洗[383]
16
光刻胶(PR)
vexing
O2 等离子体
干法灰化;正胶和负胶;去除率随晶片温
度增高;对 SiO2和 Si的选择性高[383,
385]
17 光刻胶(PR) 50
臭氧:H2O 95℃;富含臭氧的水;添加氢氧化铵,去
除刻蚀残留物;去离子水漂洗[386]
18
光刻胶(PR)
厚负胶或正胶
110-750
臭氧:溶剂 室温;选择臭氧溶解度高的溶剂;去离子
水漂洗[387]
19 聚苯胺(PANI)
H2SO3(96%)
未稀释
室温;去离子水漂洗[388]
20 聚苯胺(PANI)
NMP
未稀释
室温;非标准溶剂;去离子水或异丙醇漂
洗[389,390,392]
21 聚己内酯(PCL)
丙酮
未稀释
室温;也与异丙醇和金刻蚀剂(TFA型)
反应;去离子水漂洗[393]
22
聚己内酯(PC)
软片
丙酮
未稀释
室温;去离子水漂洗[394]
23 聚碳酸酯
(PC)
MEK 未稀释 室温;非标准溶剂;溶剂粘接;去离子水
或异丙醇冲洗[395]
24 聚二甲基硅氧烷
(PDMS)
丙酮 未稀释 室温;膨胀薄膜[396]
25 聚二甲基硅氧烷
(PDMS)
55 CF4:O2 RIE
3:1
干法刻蚀;270W;47 mTorr [397]
26 聚二甲基硅氧烷
(PDMS)
HCl(38%):H2O
1:5
室温;表面处理;去离子水漂洗[398]
27 聚 二 甲 基 硅 氧 烷
(PDMS)
1600 TBAF:NMP
1:1
室温;非标准化学品;去离子水漂洗[399]
28 聚 二 甲 基 硅 氧 烷
(PDMS)
TBAF:THF
1 g:1mL
室温;溶液;非标准化学品;去离子
水漂洗[400]
29 聚酯纤维,
基板
H2SO4(96%):H2O2(30%)
7:3
90℃;表面改性;去离子水漂洗[401]
30 聚乙烯(PE) H2SO4(96%):K2Cr2O7:
H2O
150:7:12 by weight
70℃;铬酸;非标准化学品;不明显刻蚀
聚丙烯
31 聚乙烯(PE) H2SO4(96%):CrO3:H2O
29:29:42 by weight
70℃;铬酸;非标准化学品;用 50℃的
HNO3或者 HCl:H2O 1:1 (6 N) at 50◦C;
去离子水漂洗[403]
32 聚二乙醇(PEG) H2O
未稀释
室温;也溶解在丙酮和乙醇[404]
33 聚对苯二甲酸乙二
醇酯(PET),Mylar®
4200 H2SO4(96%):苯酚:H2O
115:76:9 重量比
110℃;非标准化学品;去离子水漂洗[405]
34 聚酰亚胺
(PI, Kapton®),背
涂粘合剂的胶带
丙酮
未稀释
把胶带粘在 PR上的小镊子上;手动去掉
胶带或者浸泡在丙酮中去除[406]
35 聚酰亚胺(PI) 150 CF4/Ar/O2 等离子体
5:10:30 sccm
干法刻蚀;300 mT; 180 W; 刻蚀 Si3N4
(9 Å/s), 氧化硅-LTO (9 Å/s), Si
(3 Å/s); 不明显腐蚀 Al[45]
36 聚酰亚胺
(PI-Kevlar® ),
PCB基板
H2SO4(96%)
未稀释
185℃;去离子水漂洗[407]
37 聚酰亚胺(PI) H2SO4(96%):H2O2(30%)
7:1
80℃;卡罗酸;去离子水漂洗[45]
38 聚酰亚胺(PI),旋
涂
2800 H2SO4(96%):H2O2(30%)
50:1
120℃;新鲜的过氧化氢;去离子水漂洗
[28]
39 聚酰亚胺(PI),旋
涂
1 HF(49%): NH4F(40%)
1:5
20℃;BHF刻蚀剂(5:1);去离子水漂洗
[2