本文介紹了在緩沖氧化物腐蝕(BOE)溶液中溫度對氮化物和氧化物層腐蝕速率的影響。明确的框架結構和減少的蝕刻時間将提高制造過程的生産率，該方法從圖案化氮化矽開始，以研究在BOE工藝之後形成的框架結構，然後，在25℃和80℃的兩個不同溫度下，将圖案化的氮化矽浸入BOE溶液中，對形成的結構進行比較，顯然80℃給出了更好的掩模結構。接下來，通過将溫度從40℃變化到90℃來進一步研究溫度對氧化物和氮化物層的蝕刻速率的影響，在實驗結束時，發現溫度将在所需時間和掩模結構方面改進BOE蝕刻工藝。

所用的BOE是49%氫氟酸(HF)溶液和40%氟化铵(NH4F)溶液的混合物，其組成為1:6，單獨用于去除氧化矽的HF溶液蝕刻太快，還會剝離光刻構圖中使用的光緻抗蝕劑，氟化铵用于減緩蝕刻速率并避免光緻抗蝕劑從襯底上剝離，此外，NH4F用于更可控的蝕刻速率，在這種溶液中，NH4F完全離解，提供了大量的遊離離子源，遊離離子與未離解的HF反應形成HF2-離子。

研究了去除矽襯底上的氮化物和氧化物層時溫度對腐蝕速率的影響，實驗從将BOE溶液倒入聚四氟乙烯燒杯開始，與玻璃燒杯相比，聚四氟乙烯燒杯具有很高的耐腐蝕性，不易被強酸腐蝕，雙煮沸技術用于使用熱闆加熱BOE溶液。圖2示出了在雙沸騰技術下的BOE蝕刻工藝的示意圖，溫度設定在40–80°C之間變化，以研究蝕刻速率，在整個過程中，用聚四氟乙烯夾子夾住樣品。

這項研究的第一部分是在氮化矽襯底上構圖方形框架，将光緻抗蝕劑AZP4620以500 rpm旋塗10秒，以2500 rpm旋塗20秒，得到5 μm厚的光緻抗蝕劑層，樣品在120℃下軟烘烤1分鐘，光緻抗蝕劑AZP4620适用于濕法蝕刻工藝，因為與形成非常薄層的AZ1500系列光緻抗蝕劑相比，這種光緻抗蝕劑形成厚層。

将襯底在強度為2.4 MW/cm2的紫外光下曝光90秒。曝光時間基于光緻抗蝕劑層的厚度和曝光能量來計算，然後将樣品浸入體積比為1∶3的AZ 400K顯影劑和去離子水中，顯影圖案2-4分鐘，之後，用去離子水沖洗樣品，并用氮氣吹幹。然後将樣品在120℃下烘烤15分鐘，圖3顯示了已經轉移到矽基底上的框架，2mm×2mm的方形框架已經在基闆上完全顯影，并準備好用于BOE濕法蝕刻工藝。

在圖案化框架之後，可以研究溫度對BOE蝕刻過程的影響，為此，首先在室溫下将樣品浸入BOE溶液中，如前所述，需要4個小時來确保從樣品架表面完全去除氮化物，相比之下，在80℃下，隻需要10分鐘就可以去除不想要的氮化物，加熱BOE溶液将減少去除氮化物所消耗的時間，并且制造工藝在時間和框架結構方面變得更加有效，如果BOE溶液進入光緻抗蝕劑區域，就會發生過蝕刻，較短的蝕刻時間将減少BOE溶液進入光緻抗蝕劑區域的可能性，并為下一次濕法蝕刻工藝保護框架結構。

該方法證明了在BOE溶液中短時間的浸漬可以保護圖案結構，相反，在BOE溶液中長時間浸泡會使溶液進入光刻膠層，在BOE溶液中不同樣品浸漬時間的顔色變化，溫度被設置為80攝氏度以加速這一過程，它表明，最初的紫色氮化物在浸漬5分鐘後變為紅色，在5分鐘的附加時間後最終變為銀色，這是矽的顔色，氮化物層根據其厚度顯示各種顔色，因此氮化物在25℃下被蝕刻的過程中會慢慢顯示這些顔色。

在第二個實驗設置中，研究了在不同溫度下去除氮化物和氧化物層的蝕刻速率，溫度從40℃變化到90℃，首先将具有氮化物層的樣品浸漬3分鐘，随後使用薄膜測繪儀F50 Filmetrics測量氮化物層的厚度，根據曲線圖，蝕刻速率與溫度成比例，換句話說，蝕刻速率随着溫度而增加，原因是溫度會增加遊離HF的小部分，以提供已知催化整個反應的H 離子。

對于樣品二，矽預塗覆有6.607 μm的氧化物層，厚度在薄膜測繪儀下驗證，實驗設置基于上述參數，基于曲線圖，氧化物蝕刻速率也與溫度成比例，值得注意的是，蝕刻速率在70℃時迅速增加，與氮化物層相比，氧化物層的去除更快，例如，200納米的氧化層可以在2分鐘内在BOE溶液中被去除，但是200 nm的氮化物層需要4個小時才能去除，在實驗結束時，結果顯示溫度提高了蝕刻速率，從而減少了去除氮化物和氧化物層所消耗的時間。此外，通過向BOE溶液提供更高的溫度，構建掩模的框架結構同樣得到改善。

已經驗證了溫度對去除氮化物和氧化物層的影響，較高的溫度減少了蝕刻過程中消耗的時間。此外，過蝕刻的風險也降低了，因為較短的時間将抑制BOE溶液進入光緻抗蝕劑層，兩個溫度水平之間的比較表明，在室溫下，BOE溶液需要4小時來去除200 nm的氮化物層，同時，80℃的溫度将這一時間減少到僅9-10分鐘左右，已經證明，與常規技術相比，溫度将減少96%的時間消耗，因此可以說，溫度會增加蝕刻過程在時間和框架結構方面的有效性。

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