wetetching湿法腐蚀技术

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1、微机械加工技术硅的湿法腐蚀微机械加工技术秦明内容•各向异性腐蚀•EDP，AmineGallate,TMAH,联氨•电化学腐蚀•硅各向同性腐蚀•腐蚀自停止微机械加工技术秦明湿法腐蚀•微机械主要是以硅为主体的，硅的加工主要采用湿法腐蚀实现•各向同性腐蚀给出的结构呈圆球状•各向异性腐蚀由于对<111>面腐蚀极慢，因此腐蚀得到的表面较平坦•搀杂可以用来停止腐蚀过程，例如P++在KOH•因为在一定的电势下，硅会产生阳极氧化，从而可用于腐蚀自停止微机械加工技术秦明与晶向相关的腐蚀•各向同性腐蚀Ø所有方向的腐蚀速率是相同的Ø横向腐蚀速率与纵向近似相等Ø腐蚀速率与掩膜边缘无关•各向异性腐蚀Ø腐蚀速率与晶面有关

2、Ø横向腐蚀速率可能大于也可能小于垂直腐蚀速率，取决于掩膜版与晶轴的夹角Ø掩膜边缘与掩膜图形决定了最终腐蚀的形状v可以用于制造复杂的结构v若未仔细考虑，腐蚀结果会另人惊奇微机械加工技术秦明硅片识别–N-型硅片（Sb,As,P）–P-型轨片（B,Ga,In）注意基本边和二次边微机械加工技术秦明硅的各向异性腐蚀§一般情况下，腐蚀速率：(100)>(110)>(111)§(111)晶面族是各向异性腐蚀的停止面§共有八个（111）晶面§(100)硅片上各向异性腐蚀会形成三种基本结构ØV型槽Ø四面体锥坑Ø四面锥腔微机械加工技术秦明硅的各向异性腐蚀微机械加工技术秦明硅的各向同性和各向异性腐蚀微机械加工技术秦

3、明硅的各向异性腐蚀微机械加工技术秦明硅的各向异性腐蚀-凸角和凹角•各向异性湿法腐蚀–凸角过腐蚀–凹角腐蚀停止在111交面微机械加工技术秦明各向异性腐蚀例典型腐蚀坑微机械加工技术秦明各向异性硅腐蚀液●碱性腐蚀液，例如KOH,NaOH等，腐蚀可以得到较平滑的表面。在腐蚀液中加如异丙醇可以增加(100)和(111)的腐蚀速率比。腐蚀Al,有点腐蚀SiO2，基本不腐蚀nitride●EDP腐蚀液：和KOH类似，但有毒。不腐蚀金属（在某些情况下包含Al）和SiO2●TMAH腐蚀液：和EDP类似但无毒，在某些情况下包含Al，不腐蚀SiO2微机械加工技术秦明EDP腐蚀-1•乙二氨，邻苯二酚，水Ethylen

4、eDiaminePyrocatechol•或称为：EPW（EthyleneDiamine–Pyrocatechol–Water)•EDP腐蚀采用的掩膜材料：SiO2,Si3N4,Au,Cr,Ag,Cu,Ta;会腐蚀Al•晶向选择性：（111）：（100）~1：35•（100）硅的典型腐蚀速率：–70°C14um/hr–80°C20um/hr–90°C30um/hr–97°C36um/hr微机械加工技术秦明EDP腐蚀-2•典型配方:–1L乙二氨，NH2-CH2-CH2-NH2–160g邻苯二酚，C6H4(OH)2–6g,C4H4N2–133mLH2O•乙二氨的离化–NH2(CH2)2NH2+H2

5、ONH2(CH2)2NH3++OH-•硅的氧化和水的减少-Si+2OH-+4H2OSi(OH)62-+2H2微机械加工技术秦明EDP腐蚀-3•需要回流冷凝装置以保证浓度的稳定•与MOS和CMOS工艺完全不兼容–专门容器回收–会锈任何金属–腐蚀表面会留下一层棕色的，难以去除•EDP对凸角的腐蚀比其它任何各向异性腐蚀液都快–常用于释放悬臂梁结构–腐蚀表面较光滑微机械加工技术秦明EDP腐蚀-4•EDP腐蚀会产生Si(OH)4的淀积，在Al压焊点上产生Al(OH)3•Moser的腐蚀后处理：–20sec,DIwaterrinse–120sec.Dipin5%(抗坏血酸)ascorbicacidan

6、dH2O–120sec,rinseinDIwater–60sec.Dipin(己烷)hexane,C6H14微机械加工技术秦明TMAH腐蚀•TetraMethylAmmoniumHydroxide四甲基氢氧氨•MOS和CMOS兼容-无碱性金属存在-对SiO2和Al腐蚀不明显•晶向选择性：（111）：（100）~1：10---1：35•典型配方-250mLTMAH(25%Aldrich)-375mLWater-22gSilicondust-90Cetching-1um/mininetchingrate微机械加工技术秦明硅的联氨腐蚀•也是各向异性腐蚀•典型配方–100mLN2H4–100mLH2O

7、–2um/min,100C•联氨腐蚀很危险–威力很强的还原剂（火箭燃料）–易燃液体–易自燃-N2H4+H2O2N2+H2O(爆炸)微机械加工技术秦明电化学腐蚀效应-1微机械加工技术秦明电化学腐蚀效应-2•HF通常腐蚀SiO2,不腐蚀Si•通过正向偏置硅，空穴可以通过外部电路注入以氧化硅，进而被HF溶解•可以用Si3N4做掩膜，是抛光腐蚀•如果采用浓HF（48%HF）腐蚀，硅在腐蚀过程中不会完全氧