扫码添加微信，获取更多半导体相关资料

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。深度蚀刻和微加工、成型和清洗需要使用液体溶液溶解硅。此外，湿化学通常用于单晶硅材料中的缺陷描绘。本文综述了工程师们使用的典型湿化学配方。尽可能多的来源已被用来提出一个蚀刻剂和工艺的简明清单。

晶圆清洗

通常使用一系列化学物质来清洗硅晶片。该序列首先由RCA实验室开发，因此通常被称为RCA过程。这种化学顺序不会侵蚀硅材料，而是选择性地去除残留在晶片表面的有机和无机污染物。以下是典型的RCA流程；在整个工业中，对顺序和化学比例的排序有许多变化。

一般清洗:一般清洗是通过使用硫酸和过氧化氢的混合物来完成的。混合这些化学物质是危险的，会产生极高的热量。这种工业标准的清洗去除了晶片上的有机和无机污染物。建议清洗2-10分钟。清洁步骤后，需要在去离子水中进行强力冲洗。

·颗粒去除:在5∶1∶1的去离子水∶氢氧化铵∶过氧化氢混合物中的兆频超声波清洗(约70 ℃)将从晶片上去除二氧化硅和硅颗粒，以及去除某些有机和金属表面污染物。建议清洗2-10分钟。清洁步骤后，需要在去离子水中进行强力冲洗。

·氧化物去除:在1:20的HF:DI水中浸泡15-60秒将去除晶片表面的自然氧化物层和氧化物中的任何污染物。HF极其危险，必须小心处理。清洁步骤后，需要在去离子水中进行强力冲洗。

·金属污染物去除:在6∶1∶1比例的去离子水HCL过氧化氢混合物中的兆频超声波清洗(大约70 ℃)将去除某些离子和金属表面污染物。建议清洗2-10分钟。清洁步骤后，需要在去离子水中进行强力冲洗。

各向异性氢氧化钾蚀刻

KOH是用于微加工硅晶片的最常用的硅蚀刻化学物质之一。各向异性KOH蚀刻速率与取向的关系KOH蚀刻速率受到硅的结晶取向(各向异性)的强烈影响。表1将KOH的硅取向相关蚀刻速率(m min-1)与70°c蚀刻温度下的晶体取向相关联。括号中是相对于的标准化值。平面是一个非常慢的蚀刻平面，它紧密堆积，每个原子只有一个悬挂键，并且总体上是原子级平坦的。如上所示，主平面的强台阶和邻接表面通常是快速蚀刻表面。

KOH蚀刻速率与成分和温度的关系

表2将KOH的硅取向依赖性蚀刻速率与百分比组成、温度和取向相关联。表2直接取自[2]。与所有湿化学蚀刻溶液一样，溶解速率是温度的强函数。在较高的温度下显著较快的蚀刻速率是典型的，但是在蚀刻速率更快的情况下，不太理想的蚀刻行为也是常见的。此外，重硼掺杂会显著硬化硅并急剧降低蚀刻速率。

各向异性TMAH(氢氧化四甲铵)蚀刻

类似于KOH蚀刻，TMAH通常用于快速去除和硅微加工。TMAH蚀刻速率与取向的关系TMAH蚀刻速率的取向依赖性类似于KOH，并且类似地根据晶面的原子组织而变化。表3将TMAH(20.0重量%，79.8℃)的硅取向依赖性蚀刻速率与取向相关联。表3直接取自[6]。

结论

已知有许多湿法化学蚀刻配方用于蚀刻硅。这些工艺用于各种应用，包括微机械加工、清洗和缺陷描绘。蚀刻剂的具体行为和速度会因实验室环境和具体工艺而异。