硅片的湿法刻蚀的各向异性加工出V形槽条纹

1、利用湿法刻蚀在硅片加工出 V形槽条纹1刻蚀原理硅的湿法刻蚀是指利用含有腐蚀剂的溶液对硅进行腐蚀，可分为各向同性腐蚀技术和各向异性腐蚀技术。各向同性腐蚀是指各个晶向上的腐蚀速率相同，衬底和表面取向的不同对腐蚀速率的影响不大。各向异性腐蚀是指硅的不同晶面在某些特定的腐蚀液中 被刻蚀的速率不同，导致各个晶向的腐蚀速率不同。现出结构边缘平滑的现象。各向同 性腐蚀液常用HF、HN 03和N0（CH3C00H）,用这些腐蚀液很难实现选择性腐蚀,并且很难能找到能够长时间承受腐蚀的材料。各向异性腐蚀液包括无机腐蚀剂和有机腐蚀剂两种，其中无机腐蚀剂为 NH，0H、K0H和NaOH等碱性溶液，有机腐蚀剂为TMAH

2、、 EPW（邻苯二酚、乙二胺、水）和联胺。通常情况下选用 KOH、（ CH3 ） 2CH0H （异丙醇也叫IPA）円和水作为各向异性腐蚀液 则根据硅在腐蚀液中的腐蚀机制可表示如下：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，络合产物与异丙醇作用生成可溶解。2工艺实现为实现利用湿法刻蚀在硅片加工出V形槽条纹这一目标，需要三步工艺：氧化，光刻，硅腐蚀。图1硅单晶晶体结构在本文中用（100）双面抛光硅片来叙述，图 2中V型槽的两个斜面为（

3、111）晶面，底面 为（100）晶面。由晶体结构计算斜面（111）与地面（100）夹角54.736。当腐蚀的时候， 从（100）硅片上沿着（110）方向腐蚀时掉需要腐蚀的硅原子，从而暴露出倾角为54.736 °的（111）面，双面进行就会形成V型槽结构。由于硅片的腐蚀存在备向异性，硅（111）晶面的腐蚀速度远小于（100）面的。因此，只要选择适当的腐蚀温度和时间，就能得到如图2所示的硅片V型槽。将硅单晶体按（100）方向切成所需大小的硅片。图2硅片v型槽示意图F面主要讲如何通过氧化、光刻、腐蚀，即可制作出合格的硅片V型槽。掩權觇迎汁! 朴片込择T硅片杯准1一*林敲圧制希彳?00衬11

4、1 j nite f横速If tfett 1图3工艺流程图2.1氧化硅片经抛光表面、清洗后，用标准 RCA工艺进行，在1130C下，先通湿氧氧化 2.5 h , 再通干氧氧化I h，然后两面都热氧化生长 1um均匀致密的 SiO2氧化层，用PECVD淀积 600nm Si3N4作为掩蔽层，为光刻做准备。2.2光刻fl H图4湿法刻蚀流程示意图采用双层掩模法，即在氧化硅表面蒸发上一层铬、金，厚度分别为50 nm、80 nm。因为铬、金腐蚀时间较短，光刻胶的抗腐蚀性已足够。这样，用光刻胶作掩模先腐蚀铬、金，再用铬、金作掩模腐蚀 SiQ。SiQ腐蚀液配为HF： NH4F： H20=1: 2: 3,腐蚀时间约10 min。 这种双层掩模光刻法腐蚀出的 SiQ层图形边缘平整、无锯齿。最后去胶，将SiQ层残留的铬、金完全腐蚀掉。整个光刻过程如图 4所示。2.3 硅腐蚀将已定域腐蚀 SiO2 层的硅片放入已配好的硅腐蚀液中，硅腐蚀液的配方为氢氧化钾： 异丙醇：水=1: 2: 2。在78C下腐蚀。由于硅的腐蚀