同，不妨假设上层氧化硅302腐蚀速率为V1，下层氧化硅303腐蚀速率为V2，且V 1> V2。因为腐蚀速率的差异，随腐蚀时间增加上层氧化硅302较下层氧化硅303的侧向钻 进更快，似应在上层氧化硅302和下层氧化硅303交界面处出现图3所示的凸起305。但实 际腐蚀中凸起305并不存在。这是因为假设凸起305存在，则其上方将会完全暴露在腐蚀 液中，而在形成305所需的这段时间中，将会出现如下情况，即凸起305上表面暴露在腐蚀 液中而又没有被腐蚀液腐蚀掉，这一情况显然是不可能出现的。所以在整个腐蚀过程中上 层氧化硅302和下层氧化硅303的交界面处的氧化硅侧壁不存在一个凸出结构而是应始终 保持连续。此时下层氧化硅303上表面处的侧向腐蚀速度不再是V2，而变成V1，但纵向腐蚀 速度不变仍为V2。同样的道理，下层氧化硅303的被腐蚀侧壁也不再是图3所示的近似圆 形306,而是如虚线307所示的一条直线。即氧化硅出现了类似于各向异性的腐蚀特性，其 实际腐蚀效果如图4所示。
[0022] 基于上述实现原理，本发明提供了一种氧化硅的各向异性湿法腐蚀工艺中控制倾 角的方法，该方法是在需要腐蚀的氧化硅层之上沉积一薄层氧化硅介质，通过调节该薄层 氧化硅介质的致密度及厚度，实现对需要腐蚀的氧化硅层的侧向腐蚀速度控制，进而实现 对需要腐蚀的氧化硅层的各向异性湿法腐蚀工艺中倾角的控制。
[0023] 其中，所述需要腐蚀的氧化硅层及其上的薄层氧化硅介质是分别生长形成的，所 述需要腐蚀的氧化硅层呈现各向异性湿法腐蚀特性，且：所述需要腐蚀的氧化硅层为致密 度较高且在腐蚀液中腐蚀速度较慢，所述薄层氧化硅介质为致密度较低且在腐蚀液中腐蚀 速度较快；所述需要腐蚀的氧化硅层的厚度要远大于所述薄层氧化硅介质的厚度，且两者 厚度之和为所需氧化硅介质的总厚度。
[0024] 所述需要腐蚀的氧化硅层的侧壁倾角由公式
I估算，其中α 为侧壁倾角，该侧壁倾角α从2°~45°可控，V1为上层的薄层氧化硅介质的腐蚀速度，V2为下层的需要腐蚀的氧化硅层的腐蚀速度，〖2为下层的需要腐蚀的氧化硅层腐蚀完成的时 间，t3为过腐蚀的时间。
[0025] 参照图5,其中501为顶层氧化硅厚度匕，502位底层氧化硅厚度h2, 503为顶层氧 化下边缘侧向钻进深度I1，因为上层氧化硅厚度很小，所以侧壁倾角α可近似由504代替， 505为底层氧化硅下边缘侧向钻进深度I2。整个腐蚀过程可以分为三个部分，顶层氧化硅腐 蚀到底所用时间h，底层氧化硅腐蚀到底所用时间t2，以及过腐蚀所用时间t3。按照几何关 系可知
显然有 Ii1= V i · tp h2= V 2 · t2，I1= V i · (t2+t3)，I2= V 2 · t3。进 而有
。由公式可知腐蚀速度差异越大倾角越小，过腐蚀时间越长倾角 越小。所述需要腐蚀的氧化硅层在被腐蚀后，其侧壁为平滑线性坡面。当处于理想状态即 没有过腐蚀情况时，该侧壁倾角仅由所述需要腐蚀的氧化硅层及其上的薄层氧化硅介质两 者的腐蚀速度决定。
[0026] 以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详 细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡 在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保 护范围之内。
【主权项】
1. 一种氧化硅的各向异性湿法腐蚀工艺中控制倾角的方法，其特征在于，该方法是在 需要腐蚀的氧化硅层之上沉积一薄层氧化硅介质，通过调节该薄层氧化硅介质的致密度及 厚度，实现对需要腐蚀的氧化硅层的侧向腐蚀速度控制，进而实现对需要腐蚀的氧化硅层 的各向异性湿法腐蚀工艺中倾角的控制。2. 根据权利要求1所述的氧化硅的各向异性湿法腐蚀工艺中控制倾角的方法，其特征 在于，所述需要腐蚀的氧化硅层及其上的薄层氧化硅介质是分别生长形成的，所述需要腐 蚀的氧化硅层呈现各向异性湿法腐蚀特性，且： 所述需要腐蚀的氧化硅层为致密度较高且在腐蚀液中腐蚀速度较慢，所述薄层氧化硅 介质为致密度较低且在腐蚀液中腐蚀速度较快； 所述需要腐蚀的氧化硅层的厚度要远大于所述薄层氧化硅介质的厚度，且两者厚度之 和为所需氧化硅介质的总厚度。3. 根据权利要求1所述的氧化硅的各向异性湿法腐蚀工艺中控制倾角的方法，其特征 在于，所述需要腐蚀的氧化硅层的侧壁倾角由公式 侧壁倾角，V1为上层的薄层氧化硅介质的腐蚀速度，V2为下层的需要腐蚀的氧化硅层的腐 蚀速度，t2为下层的需要腐蚀的氧化硅层腐蚀完成的时间，t3为过腐蚀的时间。4. 根据权利要求3所述的氧化硅的各向异性湿法腐蚀工艺中控制倾角的方法，其特征 在于，所述侧壁倾角a从2°~45°可控。5. 根据权利要求3所述的氧化硅的各向异性湿法腐蚀工艺中控制倾角的方法，其特征 在于，所述需要腐蚀的氧化硅层在被腐蚀后，其侧壁为平滑线性坡面。6. 根据权利要求3所述的氧化硅的各向异性湿法腐蚀工艺中控制倾角的方法，其特征 在于，当处于理想状态即没有过腐蚀情况时，该侧壁倾角仅由所述需要腐蚀的氧化硅层及 其上的薄层氧化娃介质两者的腐蚀速度决定。
【专利摘要】本发明公开了一种氧化硅的各向异性湿法腐蚀工艺中控制倾角的方法，该方法是在需要腐蚀的氧化硅层之上沉积一薄层氧化硅介质，通过调节该薄层氧化硅介质的致密度及厚度，实现对需要腐蚀的氧化硅层的侧向腐蚀速度控制，进而实现对需要腐蚀的氧化硅层的各向异性湿法腐蚀工艺中倾角的控制。该工艺方法简单，易于实现。而利用该方法制成的氧化硅介质作为抗刻蚀掩模为进一步控制刻蚀其它半导体材料的侧壁形貌提供了有效途径。
【IPC分类】H01L21/311
【公开号】CN105225943
【申请号】CN201510702260
【发明人】杨成樾, 申华军, 吴佳, 汤益丹, 白云, 李诚瞻, 刘国友, 刘新宇
【申请人】中国科学院微电子研究所, 株洲南车时代电气股份有限公司
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年10月26日