《炬丰科技-半导体工艺》基板上的层蚀刻方法

书籍：《炬丰科技-半导体工艺》
文章：基板上的层蚀刻方法
编号：JFKJ-21-1360
作者：华林科纳

本文涉及一种在衬底(Sub)上蚀刻待去除层的方法，提供了Si1-XGeX层作为要消除的层，并且上述层在气相蚀刻期间被蚀刻气体，特别是ClF3至少部分消除。 Si1-XGeX层的蚀刻特性可由Si1-XGeX层内的Ge量控制。 蚀刻方法特别适于可取地形成微甲传感器内的自支撑结构，并在封闭的空心室（15）内制造上述自支撑结构。 原因是Si1-XGeX层是牺牲层及填充层，对硅以高选择性蚀刻。
在微机械传感器的制造工艺中，在基板上形成牺牲层，在上述牺牲层上沉积另一结构物层而结构化，随后，牺牲层被选择性地移除以实现结构的暴露，基本上，牺牲层可以干法或湿法化学去除。 在多晶硅层上沉积其他氧化物层，在其上沉积例如厚的Epi多晶硅层，进行表面铝金属层的沉积和结构化，将要暴露的传感器结构可取地通过DE 42 41 045 C1号所述的基于氟的硅深度蚀刻方法进行蚀刻，传感器元件的暴露由牺牲层蚀刻实现，上述蚀刻时氧化物在传感器区域下部典型地由含氟化氢酸介质通过气相蚀刻方法消除，上述下蚀刻技术的缺点氧化物不仅在暴露的传感器区域下部被移除，而且在多晶硅打印导体上方和部分下方也被移除，因此存在分路和泄漏电流的危险，必须防止下蚀刻的氧化物区域，只能通过复杂的工艺进行保护。
我们仍然需要为传感器元件的结构化提供各向异性等离子体蚀刻，通过各向同性气相蚀刻或各向同性氟等离子体蚀刻所产生的上述传感器元件的后续下蚀刻的组合，使得氟化氢酸蒸气完全不需要，然而，在这些方法中，位于将要形成的传感器结构区域内的多晶硅牺牲层平面正上方的数十纳米薄氧化物层被利用为分离层。在薄的氧化物层上沉积了Epi多晶硅层，并由DE 42 41 045 C1号所述的各向异性深度蚀刻方法结构化。

在利用蚀刻气体进行气相蚀刻时，基板上的硅锗合金层可以被消除，特别是对硅基板的高选择性，特别建议使用ClF3作为理想的蚀刻气体。此外，Si1-XGeX层的蚀刻特性可由合金中的Ge量控制，当Si1-XGeX层特别作为牺牲层用于制造微医疗传感器，并且上述牺牲层被气相蚀刻除[0009]时，上述与消除牺牲层有关的缺点就被消除。由于含氟化氢酸介质引起的硅氧化物层的蚀刻完全省略，因此在多晶硅印花导体的上部或下部不会发生保护层的无意但不可避免的蚀刻。 因此，不存在分路和泄漏电流的危险。 此外，给出了结构层对牺牲层的极高的随料选择性，对侧墙保护层不再具有依赖性，从而改善了工程安全性。

图1中为制备成市层系统的，在硅基板（Sub）上首先沉积了第一绝缘层，典型的厚热绝缘氧化物。 上述氧化物层的可能厚度为数微米的范围，例如2.5微米。 此外，还提供了挑战层，可取的厚度约为0.5微米的薄多晶硅层，但是，也可以考虑其他层材料，例如绝缘层可以由其他氧化物、氮化硅或其他绝缘层组成。如上所述，由多晶硅构成的挑战层从气相兴奋剂，要求具有较大的挑战性，所有其他工艺都可以用来形成足够强的兴奋剂多晶硅层。
在半导体技术中用于在单晶硅基板上形成单晶硅层，在该工艺中，Epitech反应器内的沉积是在多晶硅起始层上进行的，而不是在单晶硅基板上进行的，因此并没有形成单晶硅层，而是厚多晶硅层。厚硅层的结晶特性可能受到形成多晶硅起始层的沉积条件的影响。 此外，多晶硅起始层的强力兴奋剂从下侧面起引起厚硅胶层的兴奋剂，在厚硅烷层生长期间和生长后后续的兴奋剂工艺时，厚硅烷层的附加兴奋剂被进行，
除了BrF3和XeF2作为蚀刻气体外，ClF3也被可取地用作，与此相关，即在将要去除的Si1-XGeX层中，当ClF3用作蚀刻气体时，其对埃匹-多晶硅的极高选择性约为4000:1，对SiO2的选择性约为1000000:1。 在实践中，进一步证实了蚀刻特性，特别是蚀刻速度可以通过合金中的锗量得到非常有效的控制。 当Si1-XGeX合金中的Ge量作为上限值，粗略增大到值x=0.3时，蚀刻得越迅速。 从约30%的Ge量开始，即在x=0.3至x=0.5值的范围内，蚀刻速度基本保持恒定。 这使得具有整体蚀刻速度可控且在材料组合时具有高选择性的受控蚀刻腐蚀成为可能。

标签：Si1,XGeX,传感器,多晶硅,基板,半导体,蚀刻
来源： https://blog.csdn.net/jfkj2021/article/details/122085819