【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于半导体领域，尤其涉及一种改善低浓度tmah腐蚀均匀性的方法及设备。
技术介绍
1、tmah(四甲基氢氧化铵)，化学式为(ch3)4noh，是一种具有强碱性的有机化合物，广泛应用于硅晶圆的微加工领域。它在硅的不同晶面上展现出不同的腐蚀速率，特别是在(111)晶面上的腐蚀速率极低，这一特性使得tmah成为硅材料的理想腐蚀剂。利用tmah腐蚀硅晶圆后，会在其表面形成54.74°的斜坡，这一特性对于制造硅针、v形槽等复杂结构至关重要。
2、在硅针的腐蚀过程中，首先在硅晶圆表面刻蚀出沟槽，沟槽底部和侧壁保留有5000埃的氧化膜和2000埃的氮化膜。由于tmah在(110)晶向与(111)晶向上的腐蚀速率差异较大，这导致沟槽保护区域的硅材料会沿着54.74°的角度向下腐蚀，形成针状结构。然而，在无保护的区域，由于多种晶面同时暴露于tmah溶液中，不会形成明显的斜坡。
3、目前，tmah腐蚀工艺中存在的技术挑战包括：传统的tmah腐蚀方法通常使用25％的高浓度药液，并添加活性剂以改善腐蚀的均匀性和粗糙度。但在硅针的工艺要求上，需要形成600微米左右针长的硅针。25％浓度的tmah药液在80℃的温度下的刻蚀率为10～15微米/小时，腐蚀至所需针长高度需约48小时。长时间的腐蚀会严重影响工艺稳定性和针长的均匀性。而且高浓度tmah药液在高温下易挥发，其神经毒性也增加了操作的危险性。另一方面，使用低浓度tmah溶液时，反应过程中产生的氢气会形成气泡，这些气泡的积聚会严重影响硅针腐蚀的均匀性和表面粗糙度，导致硅针
4、tmah腐蚀的均匀性与药液的浓度、流量、温度密切相关，为了获得最佳均匀性，需要保证最小的循环流量。然而，较小的循环流量可能会降低加热器的加热效率，导致tmah槽内的药液温度不均匀，进而影响腐蚀的均匀性。因此，如何在保证腐蚀效率的同时，解决气泡积聚和药液温度控制的问题，是tmah腐蚀工艺中需要解决的关键技术难题。
技术实现思路
1、为了解决以上现有技术的全部或部分问题，本专利技术提供了一种改善低浓度tmah腐蚀均匀性的方法及设备，通过优化腐蚀液的循环系统和加热效率，定时将晶圆从腐蚀液中提起，释放在腐蚀过程中产生的氢气气泡，有效提升了低浓度tmah腐蚀工艺的均匀性和稳定性。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种改善低浓度tmah腐蚀均匀性的方法，包括以下步骤：
4、s1.配置浓度为2.38±0.003％的tmah腐蚀液，倒入腐蚀槽中，将晶圆置于提拉装置内，使晶圆完全浸没在腐蚀液中；
5、s2.启动循环系统，将腐蚀液的循环流量控制在2-4升/分钟的范围内，并开启加热装置，将所述腐蚀液加热至78-82℃；
6、s3.提拉装置每1小时执行一次提升操作，将所述晶圆完全脱离所述腐蚀液3-5秒，以释放腐蚀过程中产生的气泡；
7、s4.腐蚀反应结束后，取出所述晶圆，并进行清洗和干燥处理，以去除表面残留物。
8、本方法通过减少对高浓度tmah药液的依赖，显著降低了操作人员暴露于有害物质的风险，tmah药液的神经毒性在低浓度下得到有效控制，从而保护了操作人员的健康。同时，通过精确控制腐蚀液的温度和循环流量，确保了腐蚀过程的一致性和稳定性，避免了因温度波动或流量不均导致的腐蚀不均匀问题。此外，通过定时提升晶圆的操作，有效释放了腐蚀过程中产生的气泡，减少了气泡对晶圆表面的不良影响，进一步提升了腐蚀的均匀性。
9、本专利技术还提供了一种tmah腐蚀设备，采用上述的方法进行实施，包括：
10、腐蚀槽，用于容纳腐蚀液，并对放置其中的晶圆进行腐蚀处理；
11、提拉装置，设置在所述腐蚀槽内，所述晶圆放置在所述提拉装置内，所述提拉装置定时提升所述晶圆高于所述腐蚀液液面，以释放反应生产的气泡；
12、循环系统，用于循环所述腐蚀槽内的腐蚀液，使所述腐蚀液在槽内均匀分布。
13、本设备中的提拉装置设计用于定时提升晶圆，使其暂时脱离腐蚀液面，从而有效地释放在腐蚀反应中产生的氢气气泡。这一机制显著减少了气泡在晶圆表面的附着，避免了因气泡积聚而导致的表面不均匀性和粗糙度问题，提高了腐蚀后硅晶圆的整体质量。
14、所述腐蚀槽包括外槽和内槽，所述外槽和所述内槽中均装有腐蚀液，所述提拉装置放置在所述内槽中，所述循环系统将腐蚀液从所述外槽抽出输送至所述内槽，再由所述内槽溢流回所述外槽，形成循环流动，确保了腐蚀液在两个槽中的均匀分布。
15、所述内槽中的腐蚀液通过溢流通道溢流到所述外槽中，所述溢流通道为所述内槽的上方开口或所述内槽侧壁上开设的溢流孔。这种自然溢流的方式减少了机械部件的磨损，延长了设备的使用寿命。
16、所述外槽安装在所述内槽的外壁，所述外槽和所述内槽容纳的腐蚀液体积大于所述内槽的设计体积。外槽安装在内槽外壁上，形成了一个双层结构，外槽充当了一个保温层和容纳液体溢出的功能，这种设计不仅提供了额外的保温效果，还增加了容纳腐蚀液的能力。
17、所述内槽与空气接触的侧壁上均安装有保温部件，使得所述内槽的温度维持在78-82℃。通过保温部件的安装，可以有效地减少由于与空气接触而产生的热量损失，从而减少温度的波动。
18、所述循环系统包括循环管路和动力装置，所述循环管路的进口端连接所述外槽的底部、出口端伸入至所述内槽中，所述动力装置设置在所述循环管路上，用于提供所述外槽和内槽中腐蚀液循环所需的动力。
19、所述循环管路上还设置有加热装置，所述加热装置用于将腐蚀液加热至预设的温度。
20、所述循环管路上还设置有过滤装置，以去除所述腐蚀液中的杂质。
21、所述提拉装置包括提拉手臂和与所述提拉手臂底部相连的承载平台，所述承载平台上放置有支架，所述晶圆放置在所述支架上。通过提拉手臂的设计，操作人员可以轻松地将晶圆移动到所需位置，并确保在操作过程中避免对晶圆造成意外损坏或污染。
22、本专利技术至少具有以下有益效果：
23、1)本专利技术减少了对高浓度tmah药液的依赖，显著降低了操作人员暴露于有害物质的风险。低浓度tmah药液的神经毒性得到了有效控制，保护了操作人员的健康。通过精确控制腐蚀液的温度和循环流量，有效避免了因温度波动或流量不均导致的腐蚀不均匀问题。定时提升晶圆的操作减少了气泡在晶圆表面的附着，预防了因气泡积聚而导致的表面不均匀性和粗糙度问题，从而显著提升了腐蚀后硅晶圆的整体质量。
24、2)设备的腐蚀槽采用外槽和内槽双层结构设计，这一结构增强了保温效果，外槽环绕内槽，形成自然保温层，配合内槽侧壁上的保温部件，有效维持腐蚀液在78-82℃的稳定温度，减少了热量的无谓损失，提高了整体热效率。循环系统的整合进一步优化了腐蚀液的流动和温度控制，通过从外槽抽取腐蚀液并输送至内槽，再通过溢流返回外槽，形成了高效的循环流动，这不仅促进了热量的均匀传递，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种改善低浓度TMAH腐蚀均匀性的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.一种TMAH腐蚀设备，采用上述权利要求1所述的方法进行实施，其特征在于，包括：
3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述腐蚀槽包括外槽(1)和内槽(2)，所述外槽(1)和所述内槽(2)中均装有腐蚀液，所述提拉装置(3)放置在所述内槽(2)中，所述循环系统将腐蚀液从所述外槽(1)抽出输送至所述内槽(2)，再由所述内槽(2)溢流回所述外槽(1)，形成循环流动。
4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述内槽(2)中的腐蚀液通过溢流通道溢流到所述外槽(1)中，所述溢流通道为所述内槽(2)的上方开口或所述内槽(2)侧壁上开设的溢流孔。
5.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述外槽(1)安装在所述内槽(2)的外壁，所述外槽(1)和所述内槽(2)容纳的腐蚀液体积大于所述内槽(2)的设计体积。
6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述内槽(2)与空气接触的侧壁上均安装有保温部件(201)，使得所述内槽(2)的温度维持在78-82℃。>
7.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述循环系统包括循环管路(4)和动力装置(5)，所述循环管路(4)的进口端连接所述外槽(1)的底部、出口端伸入至所述内槽(2)中，所述动力装置(5)设置在所述循环管路(4)上，用于提供所述外槽(1)和内槽(2)中腐蚀液循环所需的动力。
8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述循环管路(4)上还设置有加热装置(6)，所述加热装置(6)用于将腐蚀液加热至预设的温度。
9.根据权利要求7或8任一项所述的设备，其特征在于，所述循环管路(4)上还设置有过滤装置(7)，以去除所述腐蚀液中的杂质。
10.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述提拉装置(3)包括提拉手臂(301)和与所述提拉手臂(301)底部相连的承载平台(302)，所述承载平台(302)上放置有支架，所述晶圆放置在所述支架上。
...【技术特征摘要】
1.一种改善低浓度tmah腐蚀均匀性的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.一种tmah腐蚀设备，采用上述权利要求1所述的方法进行实施，其特征在于，包括：
3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述腐蚀槽包括外槽(1)和内槽(2)，所述外槽(1)和所述内槽(2)中均装有腐蚀液，所述提拉装置(3)放置在所述内槽(2)中，所述循环系统将腐蚀液从所述外槽(1)抽出输送至所述内槽(2)，再由所述内槽(2)溢流回所述外槽(1)，形成循环流动。
4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述内槽(2)中的腐蚀液通过溢流通道溢流到所述外槽(1)中，所述溢流通道为所述内槽(2)的上方开口或所述内槽(2)侧壁上开设的溢流孔。
5.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述外槽(1)安装在所述内槽(2)的外壁，所述外槽(1)和所述内槽(2)容纳的腐蚀液体积大于所述内槽(2)的设计体积。
6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述内...
【专利技术属性】
技术研发人员：沈涛，钟吉琛，李智伟，李建林，李章辉，
申请(专利权)人：上海新微技术研发中心有限公司，
类型：发明
国别省市：
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