硅的湿式化学蚀刻和清洗

引言

与硅器件、电路和系统相关的研究和制造通常依赖于硅晶片的湿化学蚀刻。使用液体溶液溶解硅需要进行深度蚀刻和微加工、成型和清洗。此外，湿化学材料常用于单晶硅材料的缺陷描述。

实验

一系列的化学反应通常被用于清洁硅晶片。这个序列最初是在RCA实验室开发的，因此通常被称为RCA过程。这种化学序列不会攻击硅材料，而是选择性地去除晶片表面的有机和无机污染。以下是典型的RCA过程；整个行业使用了序列顺序和化学比率的变化。

氢氧化钾蚀刻速率受硅晶体（各向异性）取向的强烈影响。表1将氢氧化钾的硅取向相关的蚀刻速率（µm min-1）与蚀刻温度为70°C时的晶体取向联系起来。表括号中是相对于（110）的标准化值。

（110）平面是最快的蚀刻主表面。理想的（110）表面比（100）和（111）主表面具有更多的波纹原子结构。（111）平面是一个极其缓慢的蚀刻平面，它紧密排列，每个原子有一个悬浮键，整体原子上是平坦的。如上所示，主平面的强阶梯表面和邻近平面是典型的快速蚀刻表面。（江苏英思特半导体科技有限公司）

表2将氢氧化钾的硅取向相关的蚀刻速率与成分百分比、温度和取向联系起来。与所有的湿化学蚀刻溶液一样，溶解速率与温度有很强的函数。在较高的温度下，明显更快的蚀刻速率是典型的，但不太理想的蚀刻行为也常见于更激进的蚀刻速率。此外，重硼掺杂可以使硅硬化，显著降低蚀刻速率。（江苏英思特半导体科技有限公司）

TMAH蚀刻速率的取向依赖性与氢氧化钾相似，并根据晶体平面的原子组织而变化。表3将TMAH（20.0wt%，79.8°C）的硅取向相关的蚀刻率与取向联系起来。

与氢氧化钾相似，TMAH的蚀刻速率随温度呈指数级变化。表4将TMAH的硅取向相关的蚀刻速率与成分百分比、温度和取向联系起来。

结论

有许多湿化学蚀刻配方以蚀刻硅。这些工艺用于各种应用，包括微加工、清洗和缺陷描述。蚀刻剂的详细行为和速率将因实验室环境和确切的过程而不同。（江苏英思特半导体科技有限公司）