半导体光刻工艺之刻蚀——湿法腐蚀

在湿法腐蚀的过程中，通过使用特定的熔液与需要腐蚀的薄膜材料进行化学反应，进而除去没有被光刻胶覆盖区域的薄膜。 湿法腐蚀的优点是工艺简单，但是在湿法腐蚀中所进行的化学反应没有特定方向，所以会形成各向同性的腐蚀效果。各向同性是湿法腐蚀固有的特点，也可以说是湿法腐蚀的缺点。湿法腐蚀通常还会使位于光刻胶边缘下边的薄膜也被腐蚀，这也会使腐蚀后的线条宽度难以控制，选择合适的腐蚀速度，可以减小对光刻胶边缘下边薄膜的腐蚀。 在进行湿法腐蚀的过程中，熔液里的反应剂与被腐蚀薄膜的表面分子发生化学反应，生成各种反应产物。这些反应产物应该是气体，或者是能溶于腐蚀液中的物质。这样，这些反应产物就不会再沉积到被腐蚀的薄膜上。控制湿法腐蚀的主要参数包括：腐蚀溶液的浓度、腐蚀的时间、反应温度以及溶液的搅拌方式等。由于湿法腐蚀是通过化学反应实现的，所以腐蚀液的浓度越高，或者反应温度越高，薄膜被腐蚀的速率也就越快。此外，湿法腐蚀跌反应通常会伴有放热和放气。反应放热会造成局部反应温度的升高，使反应速度加快；反应速率加快又会加剧反应放热，使腐蚀反应处于不受控制的恶性循环中，其结果将导致腐蚀的图形不能满足要求。反应放气产生的气泡会隔绝局部的薄膜与腐蚀的接触，造成局部的反应停止，形成局部的缺陷。因此，在湿法腐蚀中需要进行搅拌。此外，适当的搅拌（例如使用超声波震荡），还可以在一定程度上减轻对光刻胶下方薄膜的腐蚀。 目前常用的湿法腐蚀的材料包括：Si，SiO2和Si2N4等，下面我们将对此进行简要讨论。 一、Si的湿法腐蚀 在湿法腐蚀Si的各种方法中，大多数都是采用强氧化剂对Si进行氧化，然后利用HF酸与SiO2反应来去除SiO2，从而达到对硅的腐蚀目的。最常用的腐蚀溶剂是硝酸与氢氟酸和水（或醋酸）的混合液，化学反应方程式为 Si+HNO3+6HF——H2SiF4+HNO2+H2O+H2 其中，反应生成的H2SiF4可溶于水。在腐蚀液中，水是作为稀释剂，但最好用醋酸（CH3COOH），因为醋酸可以抑制硝酸的分解，从而使硝酸的浓度维持在较高的水平。对于HF-HNO3混合的腐蚀液，当HF的浓度高而HNO3的浓度低时，Si膜腐蚀的速率由HNO3浓度决定（即Si的腐蚀速率基本上与HF浓度无关），因为这时有足量的HF去溶解反应中生成的SiO2.当HF的浓度低而HNO3浓度高时，Si腐蚀的速率取决于HF的浓度（即取决于HF溶解反应生成的SiO2的能力）。 对Si的湿法腐蚀还可以用KOH的水溶液与异丙醇（IPA）相混合来进行。对于金刚石或闪锌矿结构，（111）面的原子比（100）面排的更密，因而（111）面的腐蚀速度应该比（100）面的腐蚀速率小。 采用SiO2层作为掩膜对（100）晶向的硅表面进行腐蚀，可以得到V形的沟槽结构。如果SiO2上的图形窗口足够大，或者腐蚀的时间比较短，可以形成U形的沟槽。如果被腐蚀的是（110）晶向的硅片，则会形成基本为直壁的沟槽，沟槽的侧壁为（111）面。这样就可以利用腐蚀速率对晶体取向的依赖关系制得尺寸为亚微米的器件结构。不过，这种湿法腐蚀的方法大多采用在微机械元件的制造上，在传统的集成电路工艺中并不多见。 二、SiO2的湿法腐蚀 SiO2的湿法腐蚀可以使用氢氟酸（HF）作为腐蚀剂，其反应方程式为： SiO2+6HF——SiF4+2H2O+H2 在上述的反应过程中，HF不断被消耗，因此反应速率随时间的增加而降低。为了避免这种现象的发生，通常在腐蚀液中加入一定的氟化氨作为缓冲剂（形成的腐蚀液称为BHF）。氟化氨分解反应产生HF，从而维持HF的浓度。NH4F分解反应方程式为 NH4F——NH3+HF 分解反应产生的NH3以气态被排除掉。 在集成电路工艺中，除了需要对热氧化和CVD等方式得到的SiO2进行腐蚀外，还需要对磷硅玻璃（简称PSG）和硼磷硅玻璃（简称BPSG）等进行腐蚀。因为这些二氧化硅层的组成成分并不完全相同，所以HF对这些SiO2的腐蚀速率也就不完全一样。基本上以热氧化方式生成的二氧化硅层的腐蚀速率最慢。 三、Si3N4的湿法腐蚀 Si3N4也是一种常用湿法腐蚀的材料。Si3N4可以使用加热的磷酸（130-150度的H3PO4）来进行腐蚀。磷酸对Si3N4的腐蚀速率通常大于对SiO2的腐蚀速率。

半导体中铝湿法腐蚀铝残留的原因有：

1、掩膜材料（主要指光刻胶）显影不清和曝光强度不够，会使显影时留有残胶，通常会使腐蚀不净。

2、须腐蚀膜的类型（指如SIO2，POLY，SILICON等）。

3、腐蚀速率。腐蚀速率的变化会使腐蚀效果发生改变，经常会导致腐蚀不净或严重过腐蚀，从而造成异常，影响腐蚀速率的因素可见下面的影响因素。

4、浸润与否。由于在湿法腐蚀时由于腐蚀液与膜间存在表面张力，从而使腐蚀液难于到达或进入被腐蚀表面和孔，难于实现腐蚀的目的。

湿法制粒压片过程中应注意以下方面：

1、粘合剂的选择：粘合剂的选择是制粒 *** 作的关键。如果选择不当，不仅影响颗粒质量，甚至根本不能制成颗粒。应根据对药物粉末的润湿性、溶解性进行选择。一般来说，亲水性、溶解性适宜的原料粉末的制粒效果较好。

2、粘合剂的加入量：粘合剂的加入量对颗粒的粉体性质及收率影响较大，其影响比 *** 作条件更大。因为粘合剂的加入量影响原料粉粒（第一粒子）之间的粘着力。

3、粘合剂的加入方式：粘合剂可一次加入或分次加入，而且既可以溶液状态加入，也可呈粉末状态加入。把粘合剂溶液分批加入或喷雾加入，有利于核粒子的形成，可得到较均匀的粒子。制粒时间根据对颗粒的要求不同而不同，一般10一20分钟即可得到球形度较高而且致密的颗粒。

4、原料粉末的粒度：原料的粒度越小，越有利于制粒，特别是结晶性的药品，经粉碎后制成的颗粒与未经粉碎制成的颗粒有很大的差别。大的结晶溶解性差，结合力弱，容易在干燥过程中从颗粒表面脱落下以致影响粒度分布。

片剂是药物与辅料混合均匀后压制而成的片状制剂，其外观有圆形的和椭圆、三角等异形的。片剂生产线主要是根据客户产量和产品性质，设计相符的生产线，不同的产量和产品性质，提供不同的型号和机型。在片剂生产线中主要包括：粉碎混合、制粒、包衣、压片及包装设备。

扩展资料：

压片分类

1、湿法制粒压片法

湿法制粒压片法是将湿法制得的颗粒经干燥、添加适宜辅料后压片的成型工艺。凡药物对热、湿比较稳定，一般可选用湿法制粒压片法 。

2、干法制粒压片法

干法制粒压片法是将干法制粒的颗粒经添加适宜辅料后压片的成型工艺干法制粒压片法常用于热敏性物料、遇水易分解的药物，方法简单、省工省时。但干法制粒存在着需特殊重压设备以形成大片，粉尘飞扬严重，以致增加交叉污染机会等缺点。

3、半干式颗粒压片法

半干式颗粒压片法又称为空白颗粒压片法，是将药物粉末和预先制好的辅料颗粒混合后压片的成型工艺。该法适合于对湿热敏感、不易制粒，而且成形性差的药物，也可用于含药较少的物料制粒。

参考资料来源：百度百科-制粒

参考资料来源：百度百科-片剂生产线

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