晶圓背面二氧化硅邊緣腐蝕的原因

老虎說芯|Tiger Chip|

2024-08-15 08:53:29 1012

在集成電路生產過程中，晶圓背面二氧化硅邊緣腐蝕現象是一個常見但復雜的問題。每個環節都有可能成為晶圓背面二氧化硅邊緣腐蝕的誘因，因此需要在生產中嚴格控制每個工藝參數，尤其是對邊緣區域的處理，以減少這種現象的發生。

圖：晶圓氧化工藝

1. 晶圓氧化工藝

氧化工藝主要用于在晶圓表面生長一層二氧化硅（SiO2）薄膜，常用的氧化方法包括熱氧化法、濕氧化法和干氧化法。

邊緣效應。在氧化過程中，晶圓邊緣的氧化速率可能與晶圓表面中央有所不同。由于晶圓邊緣暴露在氧化氣氛中的面積相對較大，邊緣氧化速率往往更快。這種不均勻的氧化速率可能導致邊緣氧化層厚度不均。

2. 邊緣刻蝕問題

刻蝕工藝用于去除指定區域的材料，以實現圖形化。在集成電路制造中，常見的刻蝕方法有濕法刻蝕和干法刻蝕。

邊緣刻蝕問題。在濕法刻蝕中，刻蝕液可能會由于毛細作用沿晶圓背面流動，造成背面氧化層的刻蝕。在干法刻蝕中，刻蝕氣體可能會擴散到晶圓邊緣，導致背面氧化層受到腐蝕。

3. 邊緣腐蝕問題

清洗工藝用于去除晶圓表面的有機物、金屬雜質和顆粒物，常用的清洗液有氫氟酸（HF）、硝酸（HNO3）等。

邊緣腐蝕問題。在使用氫氟酸清洗時，氫氟酸對二氧化硅有很強的刻蝕能力。如果清洗不均勻或者清洗液在晶圓背面殘留，可能會造成晶圓背面氧化層的腐蝕。另外，清洗過程中如果控制不當，清洗液可能會沿晶圓邊緣滲透，導致邊緣腐蝕。

4. 邊緣光刻問題

光刻工藝用于將圖形轉移到光刻膠上，再通過刻蝕工藝將圖形轉移到晶圓上。

邊緣光刻問題。在光刻過程中，光刻膠的涂布和顯影可能在晶圓邊緣產生不均勻性，導致邊緣區域的圖形轉移和刻蝕精度下降。這種不均勻性可能進一步導致后續工藝中的邊緣腐蝕問題。

5. 物理和化學因素

晶圓處理過程中的機械應力。在晶圓搬運和處理過程中，邊緣可能受到機械應力，這些應力可能導致氧化層的微裂紋，增加腐蝕的可能性。

化學反應不均勻性。在各種化學工藝中（如清洗、刻蝕），邊緣區域的化學反應速率可能與中心區域不同，這種不均勻性也會導致邊緣腐蝕。

綜上所述，晶圓背面二氧化硅邊緣腐蝕現象主要由以下幾個原因引起：氧化工藝中晶圓邊緣的氧化速率較高，導致厚度不均。刻蝕工藝中刻蝕液或刻蝕氣體沿晶圓邊緣的滲透和擴散。清洗工藝中清洗液在晶圓邊緣的殘留或不均勻分布。光刻工藝中光刻膠涂布和顯影的不均勻性。晶圓處理過程中的機械應力和化學反應不均勻性。

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