蝕刻機(jī)理

諸如KOH-、NaOH-或TMAH-溶液的強(qiáng)含水堿性介質(zhì)蝕刻晶體硅通孔

硅+ 2 OH- + 2 H O ?硅(OH) + H ?二氧化硅(OH) 2- + 2 H

因?yàn)椴煌娴腟i原子對(duì)于蝕刻反應(yīng)具有不同的活化能，并且Si的KOH蝕刻不受擴(kuò)散限制而是受蝕刻速率限制，所以蝕刻過程各向異性地發(fā)生:{100}和{110}面比穩(wěn)定面蝕刻得更快

充當(dāng)蝕刻停止{111}平面。

(111)取向的晶片

(111)取向的Si晶片幾乎不受堿性溶液的侵蝕，因?yàn)樵谶@里整個(gè)晶片表面形成蝕刻停止。因?yàn)榫膶?shí)際取向通常相對(duì)于理想晶面傾斜幾個(gè)±0.1°，對(duì)于名義上(111)取向的晶片，也會(huì)發(fā)生非常淺的臺(tái)階形式的蝕刻侵蝕。

(100)取向晶片

(100)取向的晶片在堿性蝕刻劑中形成具有{111}表面的基于正方形的金字塔。這些pyr- amids可以在單晶硅太陽能電池上實(shí)現(xiàn)，以達(dá)到反射最小化的目的。

(110)取向的晶片

(110)取向的晶片在堿性蝕刻劑中形成具有{111}側(cè)壁的垂直溝槽，用作例如微機(jī)械和微流體中的微通道。

蝕刻速率

各向異性、絕對(duì)蝕刻速率和蝕刻的均勻性取決于

?

合適的蝕刻掩模

硅的各向異性蝕刻所需的高pH值和溫度甚至?xí)?yán)重侵蝕在短時(shí)間內(nèi)交聯(lián)負(fù)性抗蝕劑，使得光致抗蝕劑掩模不成為此目的的問題。取而代之的是，使用通常由氮化硅、二氧化硅或諸如鉻的堿性穩(wěn)定金屬膜制成的硬掩模，這些硬掩模又可以使用光致抗蝕劑掩模來構(gòu)造。

硅的蝕刻速率

圖122顯示了室溫下不同HF : HNO 3混合物中晶線硅的蝕刻速率。

當(dāng)HF或HNO 3的濃度為-時(shí)，腐蝕速率下降到零非常低，因?yàn)樵诩僅F中沒有SiO可以在HF和HNO 3中蝕刻的形式僅氧化硅而不蝕刻它。

蝕刻速率的精確控制要求溫度精度在0.5℃以內(nèi)。用乙酸稀釋提高了疏水性Si表面的潤濕性，從而提高了蝕刻速率的空間均勻性。

摻雜(n型和p型)硅顯示出比未摻雜硅更高的蝕刻速率。

玻璃蝕刻

與SiO 2不同，各種成分的玻璃顯示出它們的蝕刻速率與蝕刻中的添加劑之間的強(qiáng)依賴性。這種添加劑(例如HCl、HNO 3)溶解蝕刻過程中在玻璃上形成的表面膜，表面膜在HF中通常是化學(xué)惰性的，并且會(huì)停止或減緩用純HF對(duì)玻璃的蝕刻。

因此，這種添加劑允許以恒定和高速率連續(xù)蝕刻。這允許在降低的HF濃度下提高蝕刻速率(=提高抗蝕劑剝離的穩(wěn)定性)。

　　審核編輯：湯梓紅