本文主要讲述金刚石切割多晶硅(mc-Si)晶片的化学蚀刻响应,使用技术是白光干涉测量(WLI)和 Laue x射线晶体学扫描仪表征相结合的技术。
利用该技术,通过检测蚀刻前后mc-硅表面的形貌,本文评估了不同的纹理添加剂(异丙醇、次氯酸钠)的影响。以(100)、(110)和(111)取向的单晶硅晶片的蚀刻响应作为参考,并与所研究的多晶晶片进行了比较。结果表明,对于mc-Si晶片,不同晶粒面的蚀刻速度随着其与主平面(100、110、111)的晶体学相似性而增加。异丙醇(IPA)和次氯酸钠添加剂与氢氧化钾溶液的比较表明,次氯酸钠添加剂有利于mc-Si晶片的抛光,而IPA只能用于接近(111)取向的晶粒的抛光。
研究过程如下:硅晶片用激光切割成4x4厘米的碎片。作为第一步,将晶片放在RCA 1溶液中清洗,随后用乙醇(99.8 %)浸泡和干燥。此外,在表面损伤去除溶液HNA(根据配方1,表1中的氢氟、硝酸、乙酸)中蚀刻晶片。在HNA损伤去除过程之后,晶片在基于氢氧化钾的溶液中进行抛光。在损伤去除过程结束后,用WLI和Laue工具扫描多晶晶片,如第2.3节所述。随后,用三种不同的氢氧化钾溶液中的一种对晶圆进行化学纹理(表1)。最后,再次使用WLI扫描纹理晶片。实验流程图如图1所示。
图 1 实验流程图
第一个抛光过程包括在HNA [24]溶液中进行处理(表1),这是指氮(硝酸)、乙酸(醋酸)和氢氟酸(HF)的混合。HNA抛光的目的是平滑和消除由线运动产生的表面轮廓的波纹。接下来,在低浓度氢氧化钾与次氯酸鈉混合的溶液中进行二次抛光操作(浓度见表1)。
表一
在化学抛光(HNA抛光和氢氧化钾抛光)后,mc晶片在RCA 1溶液中清洗,并通过Laue工具对单个晶体取向进行表征,并通过WLI(白光干涉法)进行初始相对晶体高度差,如之前的工作所述。随后对特征晶片进行化学纹理。对每个实验条件下的三片平行晶片进行了处理和分析。
实验结果表明,虽然单晶硅样品的蚀刻在整个样品表面通常是均匀的,但多晶硅样品的蚀刻似乎由主要方向决定,特别是当大多数晶体接近(100)、(110)、(111)方向时。其中一个可能的原因可能是“群体影响”,因为氢氧化钾溶液具有各向异性的蚀刻行为。因此,溶液的蚀刻速率受到最快的蚀刻方向的影响,为邻近颗粒的蚀刻创造了额外的方向。此外,使用氢氧化钾或氢氧化钠和次氯酸鈉添加剂对mc-Si进行湿式化学蚀刻时,必须采用严格的温度控制,以避免添加剂分解和随后的刻蚀效果损失。