单晶硅片碱性溶液中的蚀刻速率

本文研究了用金刚石线锯切和标准浆料锯切制成的180微米厚5英寸半宽直拉单晶硅片与蚀刻时间的关系，目的是确定FAS晶片损伤蚀刻期间蚀刻速率降低的根本原因，无论是与表面结构相关，缺陷相关，由于表面存在的氧化层，还是由于有机残差。

通过采用研磨和离子研磨的方法制备了横截面透射电镜样品，反射率测量是使用基于光纤，光学排列进行的，利用日立S-4800扫描电子显微镜(SEM)、200keVJEOL2010F透射电子显微镜(TEM)和表面成像系统公司的原子力显微镜(AFM)对其表面结构进行了研究。

 

通过比较浆料切割晶片和FAS切割晶片的厚度减少情况，FAS切割晶片在初始时间为5-10分钟内的蚀刻率较低，这在另外图中得到了阐明，其中绘制了当氢氧化钾浓度分别为30%和47%时，浆液和FAS切割晶片的厚度减少图，对于超过大约10分钟的蚀刻时间，这两种类型的晶片的蚀刻速率是相同的。

在浆液切面的横截面上显示了一层非晶Si(a-Si)，典型厚度为20-40纳米，在非晶态层的下面，可以观察到一个300-600纳米厚的缺陷区域；大多数缺陷位于表面800纳米的层中，但也有一些位于2000纳米的深度。通过比较切割浆料和切割FAS晶片的表面结构截面，FAS切割晶片的非晶层和缺陷层平均厚2-3倍，根据在蚀刻过程中初始阶段测量的蚀刻速率，TEM观察到的非晶硅层在前2-5秒内被蚀刻掉，因此不是在初始阶段蚀刻速率降低的原因。

在进行预清洗过程时，蚀刻速率变化不大，说明表面没有氧化硅掩蔽层或有机残留物层，透射电镜调查也证实了这一发现。

最后通过FAS和标准浆料晶片的碱性溶液中的蚀刻速率随时间、温度和不同的预清洗过程的变化，结果显示，氢氧化钾浓度的最大蚀刻率在20-30wt%左右，在初始5-10分钟的蚀刻过程中，FAS晶片的蚀刻率低于浆状晶片，这取决于氢氧化钾的浓度和温度；为了表征晶片表面，我们使用了扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)以及反射率测量，通过比较切割浆料和切割FAS晶片的表面结构横截面，观察到非晶硅层和缺陷层，但得出结论，不限制初始较高的蚀刻速率。

　　审核编辑：汤梓红