CN109585286A - 一种增强湿法刻蚀各向异性的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种增强湿法刻蚀各向异性的方法及系统。其中，所述方法包括：在含有刻蚀材料的刻蚀溶液存在的空间位置施加外部电场，进而根据该施加的外部电场，把该刻蚀溶液中的具有腐蚀性阴离子和/或阳离子通过该施加的外部电场的电场驱动到要刻蚀的方向。通过上述方式，能够实现有效的控制湿法刻蚀的刻蚀方向，提高湿法刻蚀的刻蚀方向的选择性，从而优化了湿法刻蚀的刻蚀方向的选择性，使得湿法刻蚀可以在对于加工工艺要求较高的项目中得到应用。
Description
技术领域
本发明涉及微电子工艺技术领域，尤其涉及一种增强湿法刻蚀各向异性的方法及系统。
背景技术
近半个世纪以来，集成电路有着飞速的发展。随着电子元器件的小型化发展，器件的特征尺寸也越来越小，按照摩尔定律的推算，每3年芯片集成度将增加4倍，特征尺寸减小30％。到2012年为止，集成电路已进入到28mn的时代，事实上芯片的特征尺寸越小，芯片的制造的难度就越大，各项工艺的要求也就越严格。
湿法刻蚀具有生产效率高，工艺简单，成本低，不会对刻蚀材料引入额外损伤等优点。请参见图1，图1是传统湿法刻蚀方案的刻蚀溶液中离子的分布情况的一举例示意图。如图1所示，在传统湿法刻蚀方案的工艺过程中，其湿法刻蚀的原理主要是让具有腐蚀性的离子与刻蚀材料发生化学反应，生成溶于水的新的物质，从而将刻蚀材料刻蚀掉。如图1所示，由于传统湿法刻蚀方案具有各向同性，所以无论是氧化层还是金属层的刻蚀，横向刻蚀的宽度都接近于垂直刻蚀的深度，这样一来，上层光刻胶的图案与下层材料上被刻蚀出的图案就存在一定的偏差，也就无法完成高质量的图形的转移和复制工作。
综上，由于传统湿法刻蚀方案的方向选择性差，很难完成许多对于工艺要求比较高的加工项目，因此传统湿法刻蚀方案的应用受到了一定的局限性，只能应用在对于工艺要求不高的加工项目中。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种增强湿法刻蚀各向异性的方法及系统，能够实现有效的控制湿法刻蚀的刻蚀方向，提高湿法刻蚀的刻蚀方向的选择性，从而优化了湿法刻蚀的刻蚀方向的选择性，使得湿法刻蚀可以在对于加工工艺要求较高的项目中得到应用。
根据本发明的一个方面，提供一种增强湿法刻蚀各向异性的方法，包括：
在含有刻蚀材料的刻蚀溶液存在的空间位置施加外部电场；
根据所述施加的外部电场，把所述刻蚀溶液中的具有腐蚀性阴离子和/或阳离子通过所述施加的外部电场的电场驱动到要刻蚀的方向。
其中，所述在含有刻蚀材料的刻蚀溶液存在的空间位置施加外部电场，包括：
通过在含有刻蚀材料的刻蚀溶液存在的空间位置的两侧放置金属电极板，并在所述放置的金属电极板上加载偏置电压的方式，在所述含有刻蚀材料的刻蚀溶液存在的空间位置施加外部电场。
其中，在所述在含有刻蚀材料的刻蚀溶液存在的空间位置施加外部电场之前，还包括：
将具有腐蚀性的离子与刻蚀材料发生化学反应，生成溶于水的新的物质；其中，所述生成的溶于水的新的物质是刻蚀溶液。
其中，所述在含有刻蚀材料的刻蚀溶液存在的空间位置施加外部电场，包括：
在所述生成的含有刻蚀材料的刻蚀溶液存在的空间位置施加外部电场。
其中，所述根据所述施加的外部电场，把所述刻蚀溶液中的具有腐蚀性阴离子和/或阳离子通过所述施加的外部电场的电场驱动到要刻蚀的方向，包括：
根据所述施加的外部电场，设置所述施加的外部电场的电场方向，把所述刻蚀溶液中的具有腐蚀性阴离子和/或阳离子通过所述设置电场方向后的外部电场的电场驱动到要刻蚀的方向。
根据本发明的另一个方面，提供一种增强湿法刻蚀各向异性的系统，包括：
施加单元和驱动单元；
所述施加单元，用于在含有刻蚀材料的刻蚀溶液存在的空间位置施加外部电场；
所述驱动单元，用于根据所述施加的外部电场，把所述刻蚀溶液中的具有腐蚀性阴离子和/或阳离子通过所述施加的外部电场的电场驱动到要刻蚀的方向。
其中，所述施加单元，具体用于：
通过在含有刻蚀材料的刻蚀溶液存在的空间位置的两侧放置金属电极板，并在所述放置的金属电极板上加载偏置电压的方式，在所述含有刻蚀材料的刻蚀溶液存在的空间位置施加外部电场。
其中，所述增强湿法刻蚀各向异性的系统还包括：
生成单元，用于将具有腐蚀性的离子与刻蚀材料发生化学反应，生成溶于水的新的物质；其中，所述生成的溶于水的新的物质是刻蚀溶液。
其中，所述施加单元，具体用于：
在所述生成的含有刻蚀材料的刻蚀溶液存在的空间位置施加外部电场。
其中，所述驱动单元，具体用于：
根据所述施加的外部电场，设置所述施加的外部电场的电场方向，把所述刻蚀溶液中的具有腐蚀性阴离子和/或阳离子通过所述设置电场方向后的外部电场的电场驱动到要刻蚀的方向。
可以发现，以上方案，可以在含有刻蚀材料的刻蚀溶液存在的空间位置施加外部电场，可以根据该施加的外部电场，把该刻蚀溶液中的具有腐蚀性阴离子和/或阳离子通过该施加的外部电场的电场驱动到要刻蚀的方向，能够实现有效的控制湿法刻蚀的刻蚀方向，提高湿法刻蚀的刻蚀方向的选择性，从而优化了湿法刻蚀的刻蚀方向的选择性，使得湿法刻蚀可以在对于加工工艺要求较高的项目中得到应用。
进一步的，以上方案，可以将具有腐蚀性的离子与刻蚀材料发生化学反应，生成溶于水的新的物质，其中，该生成的溶于水的新的物质是刻蚀溶液，能够实现将刻蚀材料刻蚀掉。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是传统湿法刻蚀方案的刻蚀溶液中离子的分布情况的一举例示意图；
图2是本发明增强湿法刻蚀各向异性的方法一实施例的流程示意图；
图3是本发明增强湿法刻蚀各向异性的方法一实施例的刻蚀溶液中离子的分布情况的一举例示意图；
图4是本发明增强湿法刻蚀各向异性的方法另一实施例的流程示意图；
图5是本发明增强湿法刻蚀各向异性的系统一实施例的结构示意图；
图6是本发明增强湿法刻蚀各向异性的系统另一实施例的结构示意图；
图7是本发明增强湿法刻蚀各向异性的系统又一实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明作进一步的详细描述。特别指出的是，以下实施例仅用于说明本发明，但不对本发明的范围进行限定。同样的，以下实施例仅为本发明的部分实施例而非全部实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种增强湿法刻蚀各向异性的方法，能够实现有效的控制湿法刻蚀的刻蚀方向，提高湿法刻蚀的刻蚀方向的选择性，从而优化了湿法刻蚀的刻蚀方向的选择性，使得湿法刻蚀可以在对于加工工艺要求较高的项目中得到应用。
请参见图2和图3，图2是本发明增强湿法刻蚀各向异性的方法一实施例的流程示意图，图3是本发明增强湿法刻蚀各向异性的方法一实施例的刻蚀溶液中离子的分布情况的一举例示意图。需注意的是，若有实质上相同的结果，本发明的方法并不以图2所示的流程顺序为限。如图2和图3所示，该方法包括如下步骤：
S201：在含有刻蚀材料的刻蚀溶液存在的空间位置施加外部电场。
其中，该在含有刻蚀材料的刻蚀溶液存在的空间位置施加外部电场，可以包括：
通过在含有刻蚀材料的刻蚀溶液存在的空间位置的两侧放置金属电极板，并在该放置的金属电极板上加载偏置电压的方式，在该含有刻蚀材料的刻蚀溶液存在的空间位置施加外部电场。
其中，在该在含有刻蚀材料的刻蚀溶液存在的空间位置施加外部电场之前，还可以包括：
将具有腐蚀性的离子与刻蚀材料发生化学反应，生成溶于水的新的物质；其中，该生成的溶于水的新的物质是刻蚀溶液。
其中，该在含有刻蚀材料的刻蚀溶液存在的空间位置施加外部电场，可以包括：
在该生成的含有刻蚀材料的刻蚀溶液存在的空间位置施加外部电场。
S202：根据该施加的外部电场，把该刻蚀溶液中的具有腐蚀性阴离子和/或阳离子通过该施加的外部电场的电场驱动到要刻蚀的方向。
其中，该根据该施加的外部电场，把该刻蚀溶液中的具有腐蚀性阴离子和/或阳离子通过该施加的外部电场的电场驱动到要刻蚀的方向，可以包括：
根据该施加的外部电场，设置该施加的外部电场的电场方向，把该刻蚀溶液中的具有腐蚀性阴离子和/或阳离子通过该设置电场方向后的外部电场的电场驱动到要刻蚀的方向。
在本实施例中，可以通过电场调节刻蚀溶液中具有腐蚀性作用的阴离子和/或阳离子的分布，从而通过施加的外部电场的电场方向可以将具有腐蚀作用的阴离子和/或阳离子驱动到理想方向的位置上，从而有效地增强湿法刻蚀的方向选择性。
在本实施例中，可以在刻蚀溶液存在的空间位置施加外部电场，根据具体的刻蚀情况，该施加的外部电场可以通过在该刻蚀溶液存在的空间位置两侧放置金属电极板，并在该放置的金属电极板上加载偏置电压的方式实现施加该外部电场。
在本实施例中，该刻蚀溶液中具有腐蚀性的阴离子和/或阳离子会在该施加的外部电场的电场的作用下分布发生变化，可以通过设置该施加的外部电场的电场的方向，可以任意调节该具有腐蚀性的阴离子和/或阳离子在该刻蚀溶液中的浓度分布，把该具有腐蚀性的阴离子和/或阳离子通过该施加的外部电场的电场驱动到要刻蚀的方向，从而可以有效的提高在该刻蚀方向的刻蚀速率，同时减小该刻蚀溶液中该具有腐蚀性的阴离子和/或阳离子在其它方向的浓度分布，从而可以有效的提高湿法刻蚀的方向选择性。
可以发现，在本实施例中，可以在含有刻蚀材料的刻蚀溶液存在的空间位置施加外部电场，可以根据该施加的外部电场，把该刻蚀溶液中的具有腐蚀性阴离子和/或阳离子通过该施加的外部电场的电场驱动到要刻蚀的方向，能够实现有效的控制湿法刻蚀的刻蚀方向，提高湿法刻蚀的刻蚀方向的选择性，从而优化了湿法刻蚀的刻蚀方向的选择性，使得湿法刻蚀可以在对于加工工艺要求较高的项目中得到应用。
请参见图4，图4是本发明增强湿法刻蚀各向异性的方法另一实施例的流程示意图。本实施例中，该方法包括以下步骤：
S401：将具有腐蚀性的离子与刻蚀材料发生化学反应，生成溶于水的新的物质；其中，该生成的溶于水的新的物质是刻蚀溶液。
可如上S201所述，在此不作赘述。
S402：在该生成的含有刻蚀材料的刻蚀溶液存在的空间位置施加外部电场。
可如上S201所述，在此不作赘述。
S403：根据该施加的外部电场，把该刻蚀溶液中的具有腐蚀性阴离子和/或阳离子通过该施加的外部电场的电场驱动到要刻蚀的方向。
可如上S202所述，在此不作赘述。
可以发现，在本实施例中，可以将具有腐蚀性的离子与刻蚀材料发生化学反应，生成溶于水的新的物质，其中，该生成的溶于水的新的物质是刻蚀溶液，能够实现将刻蚀材料刻蚀掉。
本发明还提供一种增强湿法刻蚀各向异性的系统，能够实现有效的控制湿法刻蚀的刻蚀方向，提高湿法刻蚀的刻蚀方向的选择性，从而优化了湿法刻蚀的刻蚀方向的选择性，使得湿法刻蚀可以在对于加工工艺要求较高的项目中得到应用。
请参见图5，图5是本发明增强湿法刻蚀各向异性的系统一实施例的结构示意图。本实施例中，该增强湿法刻蚀各向异性的系统50包括施加单元51和驱动单元52。
该施加单元51，用于在含有刻蚀材料的刻蚀溶液存在的空间位置施加外部电场。
该驱动单元52，用于根据该施加的外部电场，把该刻蚀溶液中的具有腐蚀性阴离子和/或阳离子通过该施加的外部电场的电场驱动到要刻蚀的方向。
可选地，该施加单元51，可以具体用于：
通过在含有刻蚀材料的刻蚀溶液存在的空间位置的两侧放置金属电极板，并在该放置的金属电极板上加载偏置电压的方式，在该含有刻蚀材料的刻蚀溶液存在的空间位置施加外部电场。
可选地，该驱动单元52，可以具体用于：
根据该施加的外部电场，设置该施加的外部电场的电场方向，把该刻蚀溶液中的具有腐蚀性阴离子和/或阳离子通过该设置电场方向后的外部电场的电场驱动到要刻蚀的方向。
请参见图6，图6是本发明增强湿法刻蚀各向异性的系统另一实施例的结构示意图。区别于上一实施例，本实施例所述增强湿法刻蚀各向异性的系统60还包括：生成单元61。
该生成单元61，用于将具有腐蚀性的离子与刻蚀材料发生化学反应，生成溶于水的新的物质；其中，该生成的溶于水的新的物质是刻蚀溶液。
可选地，该施加单元51，可以具体用于：
在该生成的含有刻蚀材料的刻蚀溶液存在的空间位置施加外部电场。
该增强湿法刻蚀各向异性的系统50/60的各个单元模块可分别执行上述方法实施例中对应步骤，故在此不对各单元模块进行赘述，详细请参见以上对应步骤的说明。
请参见图7，图7是本发明增强湿法刻蚀各向异性的系统又一实施例的结构示意图。该增强湿法刻蚀各向异性的系统的各个单元模块可以分别执行上述方法实施例中对应步骤。相关内容请参见上述方法中的详细说明，在此不再赘叙。
本实施例中，该增强湿法刻蚀各向异性的系统包括：处理器71、与处理器71耦合的存储器72、施加器73及驱动器74。
该处理器71，用于将具有腐蚀性的离子与刻蚀材料发生化学反应，生成溶于水的新的物质；其中，该生成的溶于水的新的物质是刻蚀溶液。
该存储器72，用于存储操作系统、处理器71执行的指令等。
该施加器73，用于在含有刻蚀材料的刻蚀溶液存在的空间位置施加外部电场。
该驱动器74，用于根据该施加的外部电场，把该刻蚀溶液中的具有腐蚀性阴离子和/或阳离子通过该施加的外部电场的电场驱动到要刻蚀的方向。
可选地，该施加器73，可以具体用于：
在该生成的含有刻蚀材料的刻蚀溶液存在的空间位置施加外部电场。
可选地，该施加器73，可以具体用于：
通过在含有刻蚀材料的刻蚀溶液存在的空间位置的两侧放置金属电极板，并在该放置的金属电极板上加载偏置电压的方式，在该含有刻蚀材料的刻蚀溶液存在的空间位置施加外部电场。
可选地，该驱动器74，可以具体用于：
根据该施加的外部电场，设置该施加的外部电场的电场方向，把该刻蚀溶液中的具有腐蚀性阴离子和/或阳离子通过该设置电场方向后的外部电场的电场驱动到要刻蚀的方向。
可以发现，以上方案，可以在含有刻蚀材料的刻蚀溶液存在的空间位置施加外部电场，可以根据该施加的外部电场，把该刻蚀溶液中的具有腐蚀性阴离子和/或阳离子通过该施加的外部电场的电场驱动到要刻蚀的方向，能够实现有效的控制湿法刻蚀的刻蚀方向，提高湿法刻蚀的刻蚀方向的选择性，从而优化了湿法刻蚀的刻蚀方向的选择性，使得湿法刻蚀可以在对于加工工艺要求较高的项目中得到应用。
进一步的，以上方案，可以将具有腐蚀性的离子与刻蚀材料发生化学反应，生成溶于水的新的物质，其中，该生成的溶于水的新的物质是刻蚀溶液，能够实现将刻蚀材料刻蚀掉。
在本发明所提供的几个实施方式中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施方式仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施方式方案的目的。
另外，在本发明各个实施方式中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本发明各个实施方式方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅为本发明的部分实施例，并非因此限制本发明的保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效装置或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种增强湿法刻蚀各向异性的方法，其特征在于，包括：
在含有刻蚀材料的刻蚀溶液存在的空间位置施加外部电场；
根据所述施加的外部电场，把所述刻蚀溶液中的具有腐蚀性阴离子和/或阳离子通过所述施加的外部电场的电场驱动到要刻蚀的方向。
2.如权利要求1所述的增强湿法刻蚀各向异性的方法，其特征在于，所述在含有刻蚀材料的刻蚀溶液存在的空间位置施加外部电场，包括：
通过在含有刻蚀材料的刻蚀溶液存在的空间位置的两侧放置金属电极板，并在所述放置的金属电极板上加载偏置电压的方式，在所述含有刻蚀材料的刻蚀溶液存在的空间位置施加外部电场。
3.如权利要求1或2所述的增强湿法刻蚀各向异性的方法，其特征在于，在所述在含有刻蚀材料的刻蚀溶液存在的空间位置施加外部电场之前，还包括：
将具有腐蚀性的离子与刻蚀材料发生化学反应，生成溶于水的新的物质；其中，所述生成的溶于水的新的物质是刻蚀溶液。
4.如权利要求3所述的增强湿法刻蚀各向异性的方法，其特征在于，所述在含有刻蚀材料的刻蚀溶液存在的空间位置施加外部电场，包括：
在所述生成的含有刻蚀材料的刻蚀溶液存在的空间位置施加外部电场。
5.如权利要求4所述的增强湿法刻蚀各向异性的方法，其特征在于，所述根据所述施加的外部电场，把所述刻蚀溶液中的具有腐蚀性阴离子和/或阳离子通过所述施加的外部电场的电场驱动到要刻蚀的方向，包括：
根据所述施加的外部电场，设置所述施加的外部电场的电场方向，把所述刻蚀溶液中的具有腐蚀性阴离子和/或阳离子通过所述设置电场方向后的外部电场的电场驱动到要刻蚀的方向。
6.一种增强湿法刻蚀各向异性的系统，其特征在于，包括：
施加单元和驱动单元；
所述施加单元，用于在含有刻蚀材料的刻蚀溶液存在的空间位置施加外部电场；
所述驱动单元，用于根据所述施加的外部电场，把所述刻蚀溶液中的具有腐蚀性阴离子和/或阳离子通过所述施加的外部电场的电场驱动到要刻蚀的方向。
7.如权利要求6所述的增强湿法刻蚀各向异性的系统，其特征在于，所述施加单元，具体用于：
通过在含有刻蚀材料的刻蚀溶液存在的空间位置的两侧放置金属电极板，并在所述放置的金属电极板上加载偏置电压的方式，在所述含有刻蚀材料的刻蚀溶液存在的空间位置施加外部电场。
8.如权利要求6或7所述的增强湿法刻蚀各向异性的系统，其特征在于，所述增强湿法刻蚀各向异性的系统还包括：
生成单元，用于将具有腐蚀性的离子与刻蚀材料发生化学反应，生成溶于水的新的物质；其中，所述生成的溶于水的新的物质是刻蚀溶液。
9.如权利要求8所述的增强湿法刻蚀各向异性的系统，其特征在于，所述施加单元，具体用于：
在所述生成的含有刻蚀材料的刻蚀溶液存在的空间位置施加外部电场。
10.如权利要求9所述的增强湿法刻蚀各向异性的系统，其特征在于，所述驱动单元，具体用于：
根据所述施加的外部电场，设置所述施加的外部电场的电场方向，把所述刻蚀溶液中的具有腐蚀性阴离子和/或阳离子通过所述设置电场方向后的外部电场的电场驱动到要刻蚀的方向。
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| CN102089864A (zh) * | 2008-05-12 | 2011-06-08 | 加利福尼亚大学董事会 | P型半导体异质结构的光电化学刻蚀 |
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- 2018-11-07 CN CN201811319995.2A patent/CN109585286A/zh active Pending
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