硅片的濕法刻蝕的各向異性加工出V形槽條紋

1、利用濕法刻蝕在硅片加工出 V形槽條紋1刻蝕原理硅的濕法刻蝕是指利用含有腐蝕劑的溶液對硅進行腐蝕，可分為各向同性腐蝕技術和各向異性腐蝕技術。各向同性腐蝕是指各個晶向上的腐蝕速率相同，襯底和表面取向的不同對腐蝕速率的影響不大。各向異性腐蝕是指硅的不同晶面在某些特定的腐蝕液中 被刻蝕的速率不同，導致各個晶向的腐蝕速率不同?，F(xiàn)出結構邊緣平滑的現(xiàn)象。各向同 性腐蝕液常用HF、HN 03和N0（CH3C00H）,用這些腐蝕液很難實現(xiàn)選擇性腐蝕,并且很難能找到能夠長時間承受腐蝕的材料。各向異性腐蝕液包括無機腐蝕劑和有機腐蝕劑兩種，其中無機腐蝕劑為 NH，0H、K0H和NaOH等堿性溶液，有機腐蝕劑為TMAH

2、、 EPW（鄰苯二酚、乙二胺、水）和聯(lián)胺。通常情況下選用 KOH、（ CH3 ） 2CH0H （異丙醇也叫IPA）円和水作為各向異性腐蝕液 則根據硅在腐蝕液中的腐蝕機制可表示如下：K0H+ H30=K+20H- +H +2-Si+ 20H- + 4H 20=Si（ 0H）62-2-Si（ 0H） 6 + 6（ CH 3） 2CH 0H= Si（ OC3H7 ） 6 + 6H 2。然后，絡合產物與異丙醇作用生成可溶解。2工藝實現(xiàn)為實現(xiàn)利用濕法刻蝕在硅片加工出V形槽條紋這一目標，需要三步工藝：氧化，光刻，硅腐蝕。圖1硅單晶晶體結構在本文中用（100）雙面拋光硅片來敘述，圖 2中V型槽的兩個斜面為（

3、111）晶面，底面 為（100）晶面。由晶體結構計算斜面（111）與地面（100）夾角54.736。當腐蝕的時候， 從（100）硅片上沿著（110）方向腐蝕時掉需要腐蝕的硅原子，從而暴露出傾角為54.736 °的（111）面，雙面進行就會形成V型槽結構。由于硅片的腐蝕存在備向異性，硅（111）晶面的腐蝕速度遠小于（100）面的。因此，只要選擇適當的腐蝕溫度和時間，就能得到如圖2所示的硅片V型槽。將硅單晶體按（100）方向切成所需大小的硅片。圖2硅片v型槽示意圖F面主要講如何通過氧化、光刻、腐蝕，即可制作出合格的硅片V型槽。掩權覘迎汁! 樸片込擇T硅片杯準1一*林敲圧制希彳?00襯11

4、1 j nite f橫速If tfett 1圖3工藝流程圖2.1氧化硅片經拋光表面、清洗后，用標準 RCA工藝進行，在1130C下，先通濕氧氧化 2.5 h , 再通干氧氧化I h，然后兩面都熱氧化生長 1um均勻致密的 SiO2氧化層，用PECVD淀積 600nm Si3N4作為掩蔽層，為光刻做準備。2.2光刻fl H圖4濕法刻蝕流程示意圖采用雙層掩模法，即在氧化硅表面蒸發(fā)上一層鉻、金，厚度分別為50 nm、80 nm。因為鉻、金腐蝕時間較短，光刻膠的抗腐蝕性已足夠。這樣，用光刻膠作掩模先腐蝕鉻、金，再用鉻、金作掩模腐蝕 SiQ。SiQ腐蝕液配為HF： NH4F： H20=1: 2: 3,腐蝕時間約10 min。 這種雙層掩模光刻法腐蝕出的 SiQ層圖形邊緣平整、無鋸齒。最后去膠，將SiQ層殘留的鉻、金完全腐蝕掉。整個光刻過程如圖 4所示。2.3 硅腐蝕將已定域腐蝕 SiO2 層的硅片放入已配好的硅腐蝕液中，硅腐蝕液的配方為氫氧化鉀： 異丙醇：水=1: 2: 2。在78C下腐蝕。由于硅的腐蝕