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金属湿法刻蚀

深圳市赛姆烯金科技有限公司 来源:深圳市赛姆烯金科技有限 2023-05-29 10:48 次阅读

金属刻蚀主要用于金属硅化物的形成。MOS电极的制作是在晶片上沉积一层金属,第一次高温处理后,金属会自对准在有硅的地方(MOS的源极、漏极、栅极)反应,形成阻值较低的金属硅化物,没反应的金属用湿法刻蚀去除,接着进行第二次高温处理,得到阻值更低的金属硅化物,而刻蚀化学品要求有高的选择比,即只与金属反应,不侵蚀金属硅化物。最早使用的金属是钛(Ti),随后逐渐推进到钴(Co)、镍(Ni)、镍铂合金(NiPt),到32nm以下CMOS器件,为了得到高集成、快速、低能耗的品质,又尝试用金属栅极替代以往的植入式多晶硅栅极。

当然,后段制程虽没用到金属湿法刻蚀(一般用CMP平坦化金属或干刻蚀金属连线通道TRENCH/VIA),但CVD、PVD、CMP的金属挡控片的回收利用仍然离不开湿法刻蚀。

1、金属钛湿法刻蚀:热盐酸;稀氢氟酸或氢氟酸/H2O2;高温高浓度的SC1(NH4OH\H2O2\H2O)和SPM(H2SO4/H2O2/H2 O混合液)。

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2、氮化钛金属湿法刻蚀:SC1或SPM。

3、金属钴湿法刻蚀:SC1和SPM,SC1首先去除TiN,接着用SPM去除未反应的钴;还有一种混合酸(H2SO4 +HAc+HNO3),也常用来做Co的去除。

4、金属镍(Ni):可以用在100mLH2O中加入25mL硝酸(70%)和15g过硫酸铵得到的溶液,在25℃下反应:

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5、铂腐蚀液:铂作为最稳定的金属,往往需要用王水进行腐蚀,其中浓HCl: 浓HNO3 = 3:1,水浴加热。

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6、镍铂(NiPt)合金湿法刻蚀:没有反应的NiPt,一般用盐酸基体的水溶液去除,第一种是稀王水在85℃去除Pt,比例为34(37%HCl : 70%HNO3 : H2 O)。

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第二种是盐酸和双氧水的混合物,去除铂的效果也很好。反应如下:

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但是,HCl为基体的刻蚀溶液,会严重地侵蚀Ni(Pt)Si或Ni(Pt)SiGe,使金属硅化物阻值升高。这就要求有一种刻蚀剂是无氯基体,而且对Ni(Pt)Si或Ni(Pt)SiGe无伤害、对金属选择性又高。这就是目前常用的高温硫酸和双氧水混合液,它的反应如下:

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SPM在单一晶片机台上应用于45nm NiPt硅化物制程的清洗,器件无论在物理性能或电性方面都好于传统HCl基体液处理。

7、晶背铜的清洗:晶片背面氮化硅的出现会限制铜的扩散,DHF(稀释的HF)和DHF/H2O是最理想的、较少氮化硅保护膜损失的化学品;在单片旋喷清洗机上使用(H3PO4HCl:H2O)可以精确控制去除铜0.5mm到3.0mm。

8、铜的腐蚀:稀硝酸+水;FeCl3、过硫酸铵;

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9、铝腐蚀:利用浓磷酸(85%)与铝反应,产生可溶于水的酸式磷酸铝,使铝膜被溶除干净。其反应式为:

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铝与浓磷酸发生剧烈反应,会有气泡不断冒出。为了消除这些气泡,是腐蚀顺利进行,可在浓磷酸中加入少量的无水乙醇。腐蚀温度常在80℃ 左右,将盛有腐蚀液的烧杯放在恒温水浴锅中。

磷酸加硝酸腐蚀液:磷酸:硝酸:无水乙醇:水=5010:9,加入硝酸可以改善铝的腐蚀效果,提高腐蚀效率。腐蚀温度可以降低为40-65℃,其反应式为:

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腐蚀液使用一段时间后酸度下降,需定期更换新的磷酸。

10、铬腐蚀:硝酸铈铵((NH4)2[Ce(NO3)6]),高氯酸(HCLO4);HCl:H2O=1:3;

8、金腐蚀:KI3,黑色不透明并有侵蚀性的气体腐蚀剂,这种腐蚀剂具有不透明性,使反应的终点检测非常困难,约1um/min;

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王水:浓HNO3:浓HCL=1:3,约10um/min;

氰化物:氰化钠或者氰化钾;

审核编辑 :李倩

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原文标题:金属湿法刻蚀

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