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书籍：《炬丰科技-半导体工艺》
文章：碱性溶液中结晶硅的各向异性蚀刻
编号：JFKJ-21-
作者：炬丰科技
摘要
本文研究了单晶硅的各向异性蚀刻行为以及二氧化硅和氮化硅在乙二胺基溶液以及氢氧化钾、氢氧化钠和氢氧化锂水溶液中的行为。包围蚀刻前沿的晶体平面及其蚀刻速率是由温度、晶体取向和蚀刻剂组成的函数来确定的。蚀刻速率与其活化能之间存在相关性，缓慢蚀刻的晶体表面表现出较高的活化能，反之亦然。对于高浓度的氢氧化钾溶液，观察到蚀刻速率随着水浓度的第四次幂而降低。在此基础上，提出了一个电化学模型，描述了硅在所有碱性溶液中的各向异性蚀刻行为。在氧化步骤中，四个氢氧化根离子与一个表面硅原子反应，导致四个电子注入导带。由于空间电荷层的存在，这些电子仍然停留在晶体表面附近。该反应伴随着背键的断裂，这需要各自的表面态电子的热激发进入导带。这一步被认为是速率限制的。在还原步骤中，注入的电子与水分子反应形成新的氢氧化根离子和氢。我们假设，在硅表面产生的这些氢氧化物离子是在氧化反应中消耗的，而不是从大块电解质中消耗的，因为后者被负表面电荷的排斥力远离晶体。根据该模型，在所有各向异性硅蚀蚀剂中形成单硅酸Si(OH)4作为主要溶解产物。各向异性行为是由于背键表面态的能级作为晶体方向的函数的小差异。
介绍
晶体硅的各向异性蚀刻剂第一个应用包括在硅上刻v凹槽或在硅上刻u凹槽，以制造用于高功率和高电流密度的MOS晶体管。在认识到该蚀刻技术在三维结构微加工方面的独特能力后，这种技术越来越受到