2023-03-22 15:48:40
氮化硅刻蚀
氮化硅普遍应用于形成隔离的工艺中。图5显示了以双载流子晶体管为主的IC晶体管制造，采用了单晶硅和氮化硅刻蚀的隔离工艺。
图5 绝缘氧化硅隔离工艺流程
磷酸（H3PO4）常用来刻蚀氮化硅。使用180℃和91.5%的H3PO4，氮化硅的刻蚀速率大约为100Å/min。这种氮化硅刻蚀对热生长的二氧化硅（大于10∶1）和硅（大于33∶1）的选择性非常好。如果将H3PO4的浓度提高到94.5%而温度升高到200℃，氮化硅刻蚀速率就会增加到200Å/min。此时对二氧化硅的选择性会降低到5∶1左右，对硅的选择性减少到20∶1左右。
金属刻蚀
铝刻蚀可以使用多种不同的酸，其中最普遍的混合液是以磷酸（H3PO4，80%）、醋酸（CH3COOH，5%）、硝酸（HNO3，5%）和水（H2O，10%）所组成的混合物。45℃时，纯铝的刻蚀速率大约为3000Å/min。铝刻蚀的机制和硅刻蚀类似：HNO3使铝氧化并形成铝的氧化物，而H3PO4会溶解Al2O3，氧化和氧化物溶解这两个过程同时进行。
先进半导体制造中最普遍使用的金属湿法刻蚀是在镍金属硅化物形成后的镍剥除（见图6）。一般使用双氧水（H2O2）和硫酸（H2SO4）形成1∶1混合液选择性刻蚀掉镍金属，这样可以使二氧化硅和硅化镍保持完整。这种刻蚀过程和其他金属湿式刻蚀类似。当H2O2氧化金属镍形成NiO时，H2SO4与NiO2反应形成可溶解的NiSO4。
图6 自准硅化物工艺流程。（a）镍沉积；（b）镍硅化物退火；（c）镍湿法剥除
自问自答
问：HF可以用于刻蚀氮化硅。然而在形成隔离工艺中（见图5），图形化氮化硅刻蚀和氮化硅去除均不使用HF，为什么？
答：HF刻蚀氮化硅的速率比刻蚀二氧化硅的速率慢很多，所以使用HF刻蚀氮化硅，将造成垫底氧化层损失过多和严重的底切效应。如果使用HF去除氮化硅，将会在移除氮化层之前很快地刻蚀掉垫底氧化层和绝缘氧化层，所以不能使用HF图形化刻蚀氮化硅。氮化硅刻蚀的化学反应为：
Si3N4+4H3PO4→Si3（PO4）4+4NH3
磷酸硅（Si3（PO4）4）和氨气（NH3）这两种副产品都可以溶于水。LOCOS工艺的场区氧化层生成后（或USG研磨和STI退火处理后），这个技术至今仍在隔离形成工艺中被采用以去除氮化硅。
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