《化学腐蚀》PPT课件

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1、化学腐蚀主要内容一、湿法腐蚀二、常用化学试剂以及刻蚀材料三、表面粗化（以红光LED为例）四、实验室常用的试剂以及气体一、湿法腐蚀1、湿法腐蚀的概念以及主要参数2、湿法腐蚀的优缺点3、Si的湿法腐蚀4、SiO2的湿法腐蚀1、湿法腐蚀的概念在湿法腐蚀的过程中，通过使用特定的溶液与需要被腐蚀的薄膜材料进行化学反应，进而除去没有被光刻胶覆盖区域的薄膜。1、湿法腐蚀的概念在进行湿法腐蚀的过程中，溶液里的反应剂与被腐蚀薄膜的表面分子发生化学反应，生成各种反应产物。这些反应产物应该是气体，或者是能够溶于腐蚀液中的物质。这样，这些反应产物就不会再沉积到被腐蚀的薄膜上。1、湿法

2、腐蚀的概念1、湿法腐蚀的主要参数湿法腐蚀的主要参数：1、选择比2、各向同性、各向异性3、腐蚀的均匀性1、湿法腐蚀的主要参数选择比1、湿法腐蚀的主要参数各向同性、各向异性1、湿法腐蚀的主要参数腐蚀的均匀性1、湿法腐蚀的主要参数控制湿法腐蚀的主要参数包括：腐蚀溶液的浓度、腐蚀的时间、反应温度以及溶液的搅拌方式等。2、湿法腐蚀的优缺点湿法腐蚀的优点是：1、工艺简单2、高的刻蚀选择比2、湿法腐蚀的优缺点缺点：在湿法腐蚀中所进行的化学反应是没有特定方向，所以会形成各向同性的腐蚀效果，如图所示b和c。2、湿法腐蚀的优缺点各向同性腐蚀是湿法腐蚀固有的特点．也可以说是湿法腐蚀

3、的缺点。湿法腐蚀通常还会位位于光到胶边缘下面的薄膜材料也被腐蚀，这也会使腐蚀后的线条宽度难以控制。选择合适的腐蚀速度，可以减小对光刻胶边缘下面薄膜的腐蚀。3、Si的湿法腐蚀在湿法腐蚀硅的各种方法中，大多数都是采用强氧化剂对硅进行氧化，然后利用HF酸与SiO2反应来去掉SiO2，从而达到对硅的腐蚀目的。最常用的腐蚀溶剂是硝酸(HNO3)与氢氟酸(HF)和水(或醋酸)的混合液。化学反应方程式为:Si十HNO3十6HF→H2SiF6十HNO2十H2O十H2其中，反应生成的H2SiF6可溶于水。3、Si的湿法腐蚀对Si的湿法腐蚀还可以使用KOH的水溶液与异丙醇(IPA

4、)相混合来进行。对于金刚石或闪锌矿结构，(111)面的原子比(100)面排得更密，因而(111)面的腐蚀速度应该比(100)面的腐蚀速度小，经过KOH与异丙醇混合溶液腐蚀后的Si膜结构如图所示。在图(a)中，采用SiO2层做为掩膜对(100)晶向的硅表面进行腐蚀，可以得到V形的沟槽结构。如果SiO2上的图形窗口足够大，或者腐蚀的时间比较短，可以形成U形的沟槽。如果被腐蚀的是(110)晶向的硅片，则会形成基本为直壁的沟槽，沟槽的侧壁为(111))面，如图所示。不过，这种湿法腐蚀的方法大多采用在微机械元件的制造上。3、Si的湿法腐蚀4、SiO2的湿法腐蚀SiO2的

5、性质密度密度是SiO2致密程度的标志。密度大表示SiO2致密程度高。SiO2的密度可以用称量法测量。分别称出氧化前后硅的重量，氧化后再测出SiO2层的厚度和样品的面积，就可以计算出密度。无定形SiO2的密度一般为2.20g／cm3,不同方法制各的SiO2其值有所不同．但大部分部接近这个值。4、SiO2的湿法腐蚀折射率折射率是表征SiO2薄膜光学性质的一个重要参数。不同方法制备的SiO2折射率有所不同，但差别不大。一般来说，密度大的SiO2薄膜具有较大的折射率。波长为5500埃左右时，SiO2的折射率约为1.46。4、SiO2的湿法腐蚀电阻率SiO2电阻率的高低

6、与制备方法以及所含杂质数量等因素有着密切的关系。高温干氧氧化方法制备的SiO2，电阻率可高达1016Ω·cm以上。4、SiO2的湿法腐蚀介电强度当SiO2薄膜被用来作为绝缘介质时，常用介电强度，也就是用击穿电压参数来表示薄膜的耐压能力。介电强度的单位是v／cm。表示单位厚度的SiO2薄膜所能承受的最小击穿电压。SiO2薄膜的介电强度的大小与致密程度、均匀性、杂质含量等因素有关，一般为106—107V／cm。4、SiO2的湿法腐蚀介电常数介电常数是表征电容性能的一个重要参数。对于MOS电容器来说，其电容量与结构参数的关系可用下式表示：C=ε0εSiO2S/d其中

7、S为金属电极的面积，d为SiO2层的厚度．ε0为真空介电常数，εSiO2为SiO2的相对介电常数，其值为3.9。4、SiO2的湿法腐蚀腐蚀SiO2的化学性质非常稳定，只与氢氟酸发生化学反应，而不与其他酸发生反应。与氢氟酸反应的反应式如下；SiO2十4HF→SiF4十2H20反应生成的四氟化硅能进一步与氢氟酸反应生成可溶于水的络合物——六氟硅酸，反应式为：SiF4十2HF→H2(SiF6)总反应式为SiO2十6HF→H2(SiF6)十2H2O4、SiO2的湿法腐蚀在上述反应过程中，HF不断被消耗，因此反应速率随时间的增加而降低。为了避免这种现象的发生．通常在腐蚀

8、液中加入一定的氟化氨作为缓冲剂(形成的