蝕刻機理

諸如KOH-、NaOH-或TMAH-溶液的強含水堿性介質(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

因為不同晶面的Si原子對于蝕刻反應具有不同的活化能，并且Si的KOH蝕刻不受擴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，因為在這里整個晶片表面形成蝕刻停止。因為晶片的實際取向通常相對于理想晶面傾斜幾個±0.1°，對于名義上(111)取向的晶片，也會發(fā)生非常淺的臺階形式的蝕刻侵蝕。

(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現(xiàn)，以達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，用作例如微機械和微流體中的微通道。

蝕刻速率

各向異性、絕對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值和溫度甚至會嚴重侵蝕在短時間內(nèi)交聯(lián)負性抗蝕劑，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HF或HNO 3的濃度為-時，腐蝕速率下降到零非常低，因為在純HF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中通常是化學惰性的，并且會停止或減緩用純HF對玻璃的蝕刻。

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