TMAH溶液中的(110)硅各向异性湿法腐蚀及其在不同添加剂下的腐蚀特性研究.pdf

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1、第24卷第2期传感技术学报V01．24No．2CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORS2011年2月Feb．2011AnisotropicWetEtchingBehaviorsandCharacteristicsof(110)-OrientedSiliconinTMAHSolutionwithDifferentSurfactantsCHENJiao，DoNGPeitao，DIDt，WUXuezhong(CollegeofMechatronicsEngineeringand

2、Automation，NationalUniversityofTechnology，Changsha410073，China)Abstract：Thispaperstudiestheanisotropicwetetchingbehaviorsof(110)-orientedsiliconwafersthroughsmallopeningsofdiferentgeometryetchedinTMAHsolution．TheetchingcharacteristicsinTMAHsolutionwithd

3、iferentsurfactants(ammoniumpersulfate，IPA，etc．)arealSOdiseussedindetail．SEMisusedtoobservethestructuresofetchedcavitiesandSPMisusedtomeasuretheroughnessofthe(110)surface．Itisshowedthatthestructuresoftheetchedcavitiesareafectedbytheshapeoftheopeningsandt

4、heetchingtime．Theetchedcavityiscomposedofsix(111)orientedplanes，fourofwhichareperpendicularsidewallsandtheothertwoareinclinedwith35．26。angletothewafersurface，whentheetchingtimeislongenough．AmmoniumpersalfateandIPACanbothimprovethequalityoftheetchedsurfa

5、ceremarkably．Keywords：anisotropicwetetching；(110)一orientedsilicon；TMAH；ammoniumpersulfate；IPAEEACC：2550doi：10．3969／j．issn．1004—1699．2011．02．006TMAH溶液中的(110)硅各向异性湿法腐蚀及其在不同添加剂下的腐蚀特性研究半陈骄，董培涛，邸荻，吴学忠(国防科技大学机电工程与自动化学院，长沙410073)摘要：研究了TMAH溶液中(110)硅片在不同几何形状掩膜窗口

6、下的各向异性湿法腐蚀行为，探讨了(110)硅在TMAH与不同添加剂(过硫酸铵、异丙醇等)构成的腐蚀系统下的腐蚀特性。利用场发射扫描电子显微镜(SEM)观测(110)硅的腐蚀坑腔结构，利用扫描探针显微镜(SPM)测量(110)硅腐蚀的表面粗糙度。结果表明：(110)硅片腐蚀的坑腔结构与掩膜窗口的大小和腐蚀时间有关；在充分腐蚀的情况下，(11O)硅片腐蚀的坑腔结构是由四个与表面垂直的(111)面和另外两个与表面成35．26。夹角的(111)面围成的结构；过硫酸铵和异丙醇能显著改善腐蚀表面质量。关键词：湿法

7、各向异性腐蚀；(110)硅；TMAH；过硫酸铵；异丙醇中图分类号：TN304．5；TN405文献标识码：A文章编号：1004-1699(2011)02—0185—05硅的各向异性湿法腐蚀技术已经有20多年的最常用的硅的各向异性腐蚀液是EPW(己二胺+发展历史，作为MEMS器件制造常用的一种加工技邻苯二酚水溶液)、KOH水溶液和TMAH(四甲基氢术，硅的各向异性湿法腐蚀技术可以用来在硅衬底氧化铵)水溶液。EPW腐蚀过程的可控性差，且有上加工出多种多样的结构。DRIE干法刻蚀是在制剧毒，故不常用。KOH水

8、溶液具有腐蚀表面质量作高深宽比结构时采用较多的一种工艺，但是其加好、腐蚀速率易控制等优点，但它在反应中引入工设备非常昂贵，并且在侧壁陡直度的控制上也需金属离子会影响微结构的性能，与MOS集成电路工要较多的工艺摸索与实践。相比之下，硅晶体结构艺的兼容性差，而且对SiO：氧化层的腐蚀速率较决定了(110)晶向的硅片在湿法腐蚀工艺中可以自高，因此在应用上受到一定的限制。然的形成高深宽比的侧壁陡直结构，成本较低，已经相比之下，TMAH腐蚀液无毒，不引人金属离有了