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1、第36卷第1期2007年2月表面技术Vol.36No.1Feb.2007SURFACETECHNOLOGY19化学蚀刻单晶硅及其表面形貌研究樊丽梅,文九巴,赵胜利,祝要民(河南科技大学材料科学与工程学院,河南洛阳471003)[摘要]采用酸碱两种不同的化学蚀刻液对单晶硅表面进行蚀刻,通过扫描电镜(SEM)对其形貌进行了表征,考察了蚀刻液浓度、蚀刻时间及温度对表面形貌的影响。结果表明,在HNO3+HF溶液中,20℃时用2.81mol/LHF+18.81mol/LHNO3反应5min或2.67mol/LHF+17.85mol/LHNO3反应15
2、min,制得了硅片表面腐蚀坑大小适中、分布均匀的多孔状表面;在KOH水溶液中,50℃时在33%的KOH水溶液中反应10min获得了表面积大、分布均匀的绒状表面。[关键词]化学蚀刻;单晶硅片;表面形貌[中图分类号]TG172[文献标识码]A[文章编号]1001-3660(2007)01-0019-03ChemicalEtchingonSingle2crystallineSiliconSliceanditsSurfaceMorphologyFANLi2mei,WENJiu2ba,ZHAOSheng2li,ZHUYao2min(SchoolofM
3、aterialsScienceandEngineering,HenanUniversityofScienceandTechnology,Luoyang471003,China)[Abstract]Acid2etchingandalkali2etchingmethodswereusedtoetchonsingle2crystallinesiliconsliceandtheinfluenceoftemperature,timeandsolutionconcentrationonthesurfacemorphologywasexplored.Th
4、eresultsshowthatat20℃theporositesetchedby2.81mol/LHF+18.81mol/LHNO3for2minutes,and2.67mol/LHF+17.85mol/LHNO3for15minutesarewell2proportioned.Thetexturesobtainedat50℃by33%KOHwithreactionfor10minuteshavegoodsurfacemorphology.[Keywords]Chemicaletching;Single2crystallinesilico
5、nslice;Surfacemorphology面由于存在微区杂质浓度的差异或局部微小缺陷及损伤,因此0引言在电解质溶液中各个区域出现电位差。杂质浓度高的微区或缺陷损伤处电位较低,而相邻区域电位较高,这样在硅片表面形成[1][2][3]硅蚀刻技术在光电子器件、压电电阻、量热光检测、许多微电池,依靠微电池反应使硅表面不断被腐蚀。在酸性和[4]基因芯片等多种领域均有广泛应用。化学蚀刻因其方法简碱性溶液中硅的电化学反应不同,在HNO3+HF混合液中整个[7]单、操作容易、适合于大面积硅片蚀刻和大规模生产的特点倍受反应为:[5]关注。谢书银成功研制
6、了一套硅片化学腐蚀新工艺,研磨硅Si+HNO3+6HF→H2SiF6+HNO2+H2O+H2↑(1)[8]片表面腐蚀5～7μm,可去除重金属离子,大大提高了硅片的机而在KOH溶液中反应为:-+2-械强度,并采用化学腐蚀打毛工艺,显著改变了硅片与镍的结合Si+6OH+4H→SiO3+3H2O+2H2↑(2)性能。孙晓峰等[6]采用酸腐蚀法成功在硅片上制备出减反射+由于碱性溶液中H浓度极为微量,阴极反应十分微弱,所效果良好的绒面,增加了太阳电池吸收光的能力。硅片在蚀刻以硅在KOH溶液中腐蚀速度比在HNO3+HF溶液中慢得多。液中的腐蚀速率受许多
7、因素影响,本文从蚀刻时间、蚀刻液浓度试样采用晶向[100]、厚度625μm、电阻率1.65～3.85Ω·cm的和温度三方面考察了HNO3+HF混合液及KOH水溶液两种蚀单面抛光p型单晶Si片。首先将硅片放入配制好的清洗液刻液对单晶硅的蚀刻行为,并对其表面形貌进行了分析。(H2SO4与H2O2的体积之比为3∶1)中,室温浸泡1h,蒸馏水冲洗后,于沸水中煮10min,再用二次去离子水冲洗,晾干后放入1试验原理及方案干燥器中备用。选用两种蚀刻液,一种是70%的HNO3、40%的HF和去离子水按一定比例混合而成;另一种是KOH水溶液。为保证表面硅片
8、在电解质水溶液中的腐蚀是一个电化学过程。硅片表腐蚀的均匀性,腐蚀过程在超声波清洗槽中进行。腐蚀结束后,[收稿日期]2006-10-13用大量蒸馏水冲洗,然后在沸水中煮10min,
