硅的濕式化學(xué)蝕刻和清洗

引言

與硅器件、電路和系統(tǒng)相關(guān)的研究和制造通常依賴于硅晶片的濕化學(xué)蝕刻。使用液體溶液溶解硅需要進行深度蝕刻和微加工、成型和清洗。此外，濕化學(xué)材料常用于單晶硅材料的缺陷描述。

實驗

一系列的化學(xué)反應(yīng)通常被用于清潔硅晶片。這個序列最初是在RCA實驗室開發(fā)的，因此通常被稱為RCA過程。這種化學(xué)序列不會攻擊硅材料，而是選擇性地去除晶片表面的有機和無機污染。以下是典型的RCA過程；整個行業(yè)使用了序列順序和化學(xué)比率的變化。

氫氧化鉀蝕刻速率受硅晶體（各向異性）取向的強烈影響。表1將氫氧化鉀的硅取向相關(guān)的蝕刻速率（μm min-1）與蝕刻溫度為70°C時的晶體取向聯(lián)系起來。表括號中是相對于（110）的標(biāo)準(zhǔn)化值。

（110）平面是最快的蝕刻主表面。理想的（110）表面比（100）和（111）主表面具有更多的波紋原子結(jié)構(gòu)。（111）平面是一個極其緩慢的蝕刻平面，它緊密排列，每個原子有一個懸浮鍵，整體原子上是平坦的。如上所示，主平面的強階梯表面和鄰近平面是典型的快速蝕刻表面。（江蘇英思特半導(dǎo)體科技有限公司）

表2將氫氧化鉀的硅取向相關(guān)的蝕刻速率與成分百分比、溫度和取向聯(lián)系起來。與所有的濕化學(xué)蝕刻溶液一樣，溶解速率與溫度有很強的函數(shù)。在較高的溫度下，明顯更快的蝕刻速率是典型的，但不太理想的蝕刻行為也常見于更激進的蝕刻速率。此外，重硼摻雜可以使硅硬化，顯著降低蝕刻速率。（江蘇英思特半導(dǎo)體科技有限公司）

TMAH蝕刻速率的取向依賴性與氫氧化鉀相似，并根據(jù)晶體平面的原子組織而變化。表3將TMAH（20.0wt%，79.8°C）的硅取向相關(guān)的蝕刻率與取向聯(lián)系起來。

與氫氧化鉀相似，TMAH的蝕刻速率隨溫度呈指數(shù)級變化。表4將TMAH的硅取向相關(guān)的蝕刻速率與成分百分比、溫度和取向聯(lián)系起來。

結(jié)論

有許多濕化學(xué)蝕刻配方以蝕刻硅。這些工藝用于各種應(yīng)用，包括微加工、清洗和缺陷描述。蝕刻劑的詳細行為和速率將因?qū)嶒炇噎h(huán)境和確切的過程而不同。（江蘇英思特半導(dǎo)體科技有限公司）