硅晶片的化学蚀刻工艺研究

抛光的硅片是通过各种机械和化学工艺制备的。首先，通过切片将单晶硅锭切成圆盘(晶片)，然后进行称为研磨的平整过程，该过程包括使用研磨浆擦洗晶片。 在先前的成形过程中引起的机械损伤通过蚀刻是本文的重点。在准备用于器件制造之前，蚀刻之后是各种单元操作，例如抛光和清洁。

硅晶片的化学蚀刻是通过将晶片浸入蚀刻剂中来完成的，蚀刻剂通常是 HNO3 + HF 和稀释剂或 KOH 苛性碱溶液的酸性混合物。已有关于苛性晶体蚀刻的各种研究报告。 然而，本文仅关注基于酸的蚀刻的传输和动力学效应。据报道，HNO3 + HF 混合物中的酸蚀刻会进行以下全局反应 略

实际反应机理相当复杂，涉及许多基本反应。氢气和不同的氮氧化物可以放出。已经提出了许多不同条件下硅片溶解的速率方程。

有时，在像这样的异质过程(传质与反应)中确定速率控制步骤变得比蚀刻机设计中的实际化学知识更重要，因为反应控制蚀刻需要与质量转移控制蚀刻不同的设计来生产均匀蚀刻的硅晶片。

他们在不同温度下蚀刻晶片，并使用 Arrhenius 表达式将蚀刻速率与温度相关联。他们试图通过活化能的大小来确定控制步骤，传质系数对温度的弱依赖性解释了为什么传质影响(不受控制)蚀刻的活化能低于反应影响(不受控制)蚀刻。这种方法虽然不是很复杂，但可用于定性识别影响速率的步骤。此外，没有定量证据表明在这些蚀刻研究中实现了动力学控制的蚀刻。

由于粘度是液体的传输特性，他们声称粘度的温度依赖性类似于传质速率的温度依赖性。该论点并不完全有效，因为传质系数是除粘度之外的许多温度相关参数的函数。然而，认识到速率控制步骤基于活化能的大小似乎是一种公认的方法。这种方法对于刻蚀过程的定性理解很有用.....

现象学模型：两相系统

蚀刻过程本身通常包括以下步骤(图 1a)：(i)将反应物从本体溶液传输到晶片表面，(ii)在晶片表面上进行有效反应，以及(iii)传输产品从晶片表面到本体溶液。

审核编辑：汤梓红