CN110854018A - 一种高选择比硅腐蚀液及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
一种高选择比硅腐蚀液及其使用方法，属于半导体芯片加工制造领域，本发明提出了一种高选择比硅腐蚀液，在室温下将浓度为49％的氢氟酸、浓度为70％的硝酸与浓度为100％的醋酸按照1:3:4的体积比混合，将具有外延层的硅片置于硅腐蚀装置中，所述外延层由掺杂浓度不同的上下两层掺杂层构成，且上层掺杂层的掺杂浓度大于下层掺杂层的掺杂浓度，以600rpm～1000rpm的速度旋转所述硅片，同时利用喷头将硅腐蚀液以0.8L/min～1.0L/min的流量均匀喷洒于硅片上表面，直至上层掺杂层全部刻蚀并终止在下层掺杂层的上表面，实现对硅的均匀刻蚀和终点控制。
Description
技术领域
本发明公开了一种高选择比硅腐蚀液及其使用方法，属于半导体芯片加工制造领域。
背景技术
在半导体行业中，硅的腐蚀通常分为湿法腐蚀和干法腐蚀两种，虽然湿法腐蚀已经大部分被干法腐蚀取代，但是它在特定工序中仍然起着重要作用，例如背照式图像传感器及SOI生产中的硅减薄工序。硅的湿法腐蚀是先将材料氧化，然后通过化学反应使氧化物溶解以实现硅的移除。用于湿法腐蚀的化学试剂很多，但是受制于高纯试剂获取难度以及金属离子污染等因素，目前广泛使用的是氢氟酸-硝酸(HF-HNO3)体系。
对于氢氟酸-硝酸体系，一般情况下氢氟酸、硝酸，两者体积比为1:8或更高以获得足够强的氧化能力，同时会加入醋酸作为缓冲剂。此种溶液腐蚀速率快，可以快速去除高掺杂硅，但是选择比低，即其对高掺杂硅与低掺杂硅的腐蚀速率比较小。由于背照式图像传感器的结构要求将低掺杂硅上的高掺杂硅全部去除而不腐蚀低掺杂硅，因此此种腐蚀液无法满足工艺要求。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的硅腐蚀液选择比低，无法满足将低掺杂硅上的高掺杂硅全部去除而不腐蚀低掺杂硅的工艺要求，提出了一种高选择比硅腐蚀液及其使用方法。
本发明为上述目的采用的技术方案是：
本发明提出了一种高选择比硅腐蚀液，其特征在于，其由浓度为49％的氢氟酸、浓度为70％的硝酸与浓度为100％的醋酸按照1:3:4的体积比，在常温条件下混合制成。
本发明还提出了一种高选择比硅腐蚀液的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、制备硅腐蚀液：将浓度为49％的氢氟酸、浓度为70％的硝酸与浓度为100％的醋酸按照1:3:4的体积比进行混合，并控制温度为23℃，备用；
步骤二、将具有外延层的硅片置于硅腐蚀装置中，所述外延层由掺杂浓度不同的上下两层掺杂层构成，且上层掺杂层的掺杂浓度大于下层掺杂层的掺杂浓度，以600rpm～1000rpm的速度旋转所述硅片，同时利用喷头将硅腐蚀液以0.8L/min～1.0L/min的流量均匀喷洒于硅片上表面，直至上层掺杂层全部刻蚀并终止在下层掺杂层的上表面。
进一步，所述上层掺杂层的电阻率为0.01Ω·cm～0.02Ω·cm。
进一步，所述下层掺杂层的电阻率为24Ω·cm～36Ω·cm。
通过上述设计方案，本发明可以带来如下有益效果：本发明提出一种高选择比硅腐蚀液，在室温下将浓度为49％的氢氟酸、浓度为70％的硝酸与浓度为100％的醋酸按照1:3:4的体积比混合，并利用湿法腐蚀设备实现对硅的均匀刻蚀和终点控制。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解。下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，在不脱离权利要求中所阐述的发明机理和范围的情况下，使用者可以对下列参数进行各种改变。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法和过程并没有详细的叙述。
一种高选择比硅腐蚀液，其由浓度为49％的氢氟酸、浓度为70％的硝酸与浓度为100％的醋酸按照1:3:4的体积比，在室温条件下混合制成。
一种高选择比硅腐蚀液的使用方法，包括如下步骤：
1、将浓度为49％的氢氟酸、浓度为70％的硝酸与浓度为100％的醋酸按照1:3:4的体积比进行混合，并控制温度为23℃；
2、腐蚀前，硅片的结构为硅衬底上有一层厚度为5um～25um的低掺杂硅层(epi层)，在epi层上还有一层厚度为8um～10um的高掺杂硅层。在本实施例中，epi层与高掺杂硅层总厚度为19.91微米，硅片的厚度总变化(TTV)为0.61微米；
3、将硅片置于硅腐蚀装置中，并以600rpm～1000rpm的速度进行旋转，此时，利用喷头将腐蚀液以0.8L/min～1.0L/min的流量均匀喷洒于硅片表面一定时间；腐蚀后，硅衬底上只有低掺杂层(epi层)，其厚度为10.51微米，硅片的厚度总变化TTV为0.23微米。此时，最上方的高掺杂硅层已经完全腐蚀掉，且低掺杂硅层并未被腐蚀。
本发明提出的硅腐蚀液不仅具有高腐蚀速度(6.5um/min～7.0um/min)，而且选择比很高，其对高掺杂硅的腐蚀速率是其对低掺杂硅腐蚀速率的150倍以上。因此，可以适度设置腐蚀时间以实现对高掺杂硅层的全部刻蚀并及时停止在低掺杂硅层上，从而实现工艺目的。
Claims (4)
1.一种高选择比硅腐蚀液，其特征在于，其由浓度为49％的氢氟酸、浓度为70％的硝酸与浓度为100％的醋酸按照1:3:4的体积比，在常温条件下混合制成。
2.一种高选择比硅腐蚀液的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、制备硅腐蚀液：将浓度为49％的氢氟酸、浓度为70％的硝酸与浓度为100％的醋酸按照1:3:4的体积比进行混合，并控制温度为23℃，备用；
步骤二、将具有外延层的硅片置于硅腐蚀装置中，所述外延层由掺杂浓度不同的上下两层掺杂层构成，且上层掺杂层的掺杂浓度大于下层掺杂层的掺杂浓度，以600rpm～1000rpm的速度旋转所述硅片，同时利用喷头将硅腐蚀液以0.8L/min～1.0L/min的流量均匀喷洒于硅片上表面，直至上层掺杂层全部刻蚀并终止在下层掺杂层的上表面。
3.根据权利要求2所述的高选择比硅腐蚀液的使用方法，其特征在于：所述上层掺杂层的电阻率为0.01Ω·cm～0.02Ω·cm。
4.根据权利要求2所述的高选择比硅腐蚀液的使用方法，其特征在于：所述下层掺杂层的电阻率为24Ω·cm～36Ω·cm。
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