引用

本文介紹了我們華林科納半導體研究了取向硅在氫氧化鉀水溶液中的各向異性腐蝕特性和凸角底切機理。首先，確定控制底切的蝕刻前沿的晶面，并測量它們的蝕刻速率。然后，基于測量數據，檢驗了凸角補償技術的幾種方法。傳統上，方向光束用于補償凸角上的底切。發現這種方法對于銳角凸角產生良好的結果，但是導致在鈍角凸角上出現具有晶面的大的殘余結構。為了緩解這個問題，基于測量的蝕刻前平面，開發了使用三角形和菱形圖案的新的拐角補償方法。詳細評估了所提出的拐角補償圖案在減少底切和殘留物方面的有效性。發現對于鈍角凸角，菱形角補償提供了最好的結果，對于銳角凸角，菱形和波束圖案都是有效的。

介紹

建立硅在KOH水溶液中的Ekh作用

雖然已有許多關于取向硅的腐蝕速率的報道，但參考文獻中的數據。6-10的差異相當大。因此，蝕刻速率在進行實驗之前，必須確定晶面及其比例。

選擇氫氧化鉀(KOH)作為蝕刻劑是因為它的高選擇性和相對無毒性。在隨后的實驗中使用了兩種蝕刻條件:70℃下的40% KOH水溶液蝕刻和80℃下的50% KOH水溶液蝕刻。注意，所用的KOH薄片是85% KOH和15% HCO的混合物，按重量計。因此，在這些條件下，蝕刻劑的真實重量百分比分別為34和42.5重量%。在手稿的其余部分，85%的KOH薄片(即40%和50%的KOH水溶液)的重量百分比在正文中注明。在圖和表中，為了清楚起見，陳述了KOH百分比的兩種類型的表達。本實驗中使用的取向硅片是雙面拋光的n型4 in。厚度為525 * 25微米、電阻率為10到30鋁厘米的晶片。

為了獲得高縱橫比并使蝕刻掩模下不希望的橫向蝕刻最小化，將光掩模與(111)晶面精確對準是非常重要的。為了精確對準，使用扇形對準目標圖案，該圖案由4 mm長、20 pm寬、跨度為-5°至+5°的光束組成。每個波束該目標圖案的每一個以0.1度的角度彼此散開。在充分蝕刻該扇形圖案之后，可以確定精度在0.05以內的適當對準方向。該方向是真正的1晶體方向，并且光掩模應該平行于該晶體方向對準。

對于KOH蝕刻掩模，在500的熱生長緩沖氧化物層上使用1500的化學計量低壓化學氣相沉積(LPCVD)氮化物膜。氧化層生長采用濕氧化法，在1000°C下進行37分鐘，每分鐘4500標準立方厘米(sccm)的氫氣和200 seem的三氯乙烷，在此之前在相同條件下進行3分鐘的預氧化，除了預氧化階段不使用氫氣。通過分解100 seem的NH沉積氮化物膜，并且30 seem的二氯硅烷在300毫托和785℃下處理45分鐘。請注意，這些配方改編自我們研究所使用的標準CMOS工藝。

討論

在用于測試的三種拐角補償圖案中，新開發的菱形圖案為鈍角凸角提供了最好的結果。這與波束圖案三角形圖案的結果相比，用菱形圖案獲得的結果具有更清晰的輪廓，幾乎沒有或沒有殘余結構。基于這些結果，可以得出結論，在本文考慮的三種補償模式中，菱形角補償模式是鈍角的唯一可行選擇。

在銳角凸角上，光束模式和菱形模式都產生良好的結果。這里引用的四幅圖具有不同的形狀，因此，應該根據應用的具體需要來確定選擇哪種補償模式。

頂側的底切補償和底側的殘余結構的減少之間的權衡仍然是一個問題。這種情況可以通過從兩側蝕刻水來緩解，假設光掩模可以在水的兩側精確對準。另一個好處是，雙面蝕刻技術可以使用較小的補償圖案。

最后，三角形拐角補償圖案通過不允許任何底切侵蝕發生而在頂側產生最尖銳的特征。不幸的是，在這種情況下，使用雙面蝕刻技術并不能有效消除殘余結構，因為殘余結構的高度太大了。減小三角形圖案的尺寸是可能的，但是根據我們的計算，三角形圖案的面積需求仍然大于菱形圖案的面積需求。

結論

本文介紹了取向硅在KOH水溶液中的腐蝕特性。平行四邊形蝕刻考慮由四個側面上的面和頂部和底部的面限定的臺面結構。為了防止凸角上的底切，研究了幾種補償方法。首先考慮用光束的常規補償方法，但是結果顯示在鈍角上有大的殘余結構。因此，提出并檢驗了一種新的三角形拐角補償方法，該方法基于控制底切的測量的蝕刻前平面。三角形由面限定的圖案在頂側產生非常尖銳的結構，幾乎完美地補償了底切。然而，底切的發明在底側導致大的不想要的殘余結構。作為底切和殘余結構之間的折衷，提出并評估了菱形角補償圖案。在此方法中，菱形以平行四邊形凸結構的頂點為中心，并包含在由確定的三角形內。

審核編輯：符乾江