太阳能电池湿刻蚀工艺是一种常用的化学清洗方法。给大家简单介绍一下湿法刻蚀工艺。
湿法刻蚀是一种常用的化学清洗方法，主要目的是为了将掩膜图形正确复制到涂胶硅片上，进而达到保护硅片特殊区域的目的。
从半导体制造行业开始初期，硅片制造和湿法刻蚀就紧密联系到了一起。
当前湿法刻蚀主要用于残留物去除、漂去氧化硅、大尺寸图形刻蚀等方面，具有设备简单、材料选择比高，对器件损伤小等优点。
硅湿法刻蚀
1、酸性蚀刻液：Si+HNO3 +6HF → H2 SiF6 +HNO2 +H2O+H2
2、硅的碱性刻蚀液：氢氧化钾、氢氧化氨或四甲基羟胺（TMAH）溶液，晶片加工中，会用到强碱作表面腐蚀或减薄，器件生产中，则倾向于弱碱，如SC1清洗晶片或多晶硅表面颗粒，一部分机理是SC1中的NH4OH刻蚀硅，硅的均匀剥离，同时带走表面颗粒。
随着器件尺寸缩减会引入很多新材料（如高介电常数和金属栅极），那么在后栅极制程，多晶硅的去除常用氢氧化氨或四甲基羟胺（TMAH）溶液，制程关键是控制溶液的温度和浓度，以调整刻蚀对多晶硅和其他材料的选择比。
氧化硅湿法刻蚀
1、氢氟酸HF溶液：SiO2 +4HF—→SiF4 （气体）+2H2O
HF过量时：SiO2 +6HF—→H2 SiF6 +2H2O
2、缓冲氧化物刻蚀剂BOE：它是HF和NH4F的混合物，可避免HF刻蚀时氟离子的缺乏 ，溶液pH值稳定，不受少量酸加入的影响，还有一个好处是刻蚀率稳定不侵蚀光阻，避免栅极氧化层刻蚀时光阻脱落。
3、HF/EG溶液：HF/EG是49%的氢氟酸与乙二醇以大约4:96的比例混合，温度控制在70～80℃，对炉管氧化硅和氮化硅的刻蚀选择比约1:1.5，其主要特点是不与基体硅或干刻蚀损伤硅反应，因而在有Si的刻蚀制程或有SiN和SiO2 去除，都可有所考虑，如CMOS的STI形成后，氮化硅湿法回蚀方面的应用。
4、SC1溶液：SC1是氢氧化铵、双氧水、水的混合物，高温（60～70℃）SC1（1:2:50）对炉管氧化硅有低的刻蚀率，约3Å/min，可用于特殊步骤的精细控制。浓度越大和温度越高，则刻蚀就越快。
氮化硅湿法刻蚀
1、磷酸湿法：氮化硅湿法去除的普遍方法是热磷酸溶液。85%的浓磷酸混入少量水，温度控制在150～170℃，对炉管氮化硅的刻蚀率大约50Å/min；而对CVD氮化硅会更高，如果制程有回火步骤，则刻蚀率会受很大影响，应依据不同的条件测定实际的结果。为了提高对氧化硅的选择比，放入氮的硅晶片，溶入一定的硅，或使用120～150℃的低温磷酸；反应的主体是氮化硅和水，磷酸在此反应中仅作为催化剂。
Si3N4 +6H2O→3SiO2 +4NH3
2、HF/EG湿法：对氮化硅刻蚀率比氧化硅要快，比率约1.5:1，也不侵蚀硅，有时应用于CMOS的STI沟渠形成后氮化硅湿法回蚀步骤。
3、HF湿法刻蚀：49%HF对氮化硅（炉管或CVD）有高的刻蚀率，对氧化硅更高，因而不适宜制程应用。也正是因为它的高刻蚀率，对去除挡控片上的氮化硅很有效。
Si3N4 +18HF→H2SiF6 +2（NH4 ）2SiF6
以炉管氮化硅（SiN）为幕罩的刻蚀，如浅沟渠隔离（STI）刻蚀、侧壁（OFFSET）刻蚀、主间隙壁（SPACER）刻蚀，在刻蚀后，留下的残留物一般含O、Si等元素，常用稀HF（浓度H2 O:HF约100:1或更稀）清除。
来源：《纳米集成电路制造工艺》，华林科纳
原文始发于微信公众号（光伏产业通）：湿法刻蚀原理
