Si基片各向异性腐蚀特性研究.pdfVIP

维普资讯 第 31卷 第 10期 华 中 科 技 大 学 学 报 (自然科学版) Vol1．31 № ．10 2003年 10月 J．HuazhongUniv．ofSci．Tech．(NatureScienceEdition) Oct． 2003 Si基片各 向异性腐蚀特性研 究 姜胜林 曾亦可 刘少波 刘梅冬 (华中科技大学电子科学与技术系) 摘要 ：为了制备高性能铁电薄膜红外探测器 ，对 si微桥的湿化学腐蚀工艺进行 了研究．利用 si基片各向异性 腐蚀特性 ，在 四甲基氢氧化铵 (简称 TMAH)水溶液 中加入氢氧化钾 (K0H)作为各 向异性腐蚀液 (简称 KTMAH)，研究了TMAH与KOH摩尔比、腐蚀浓度、腐蚀温度对 si基片腐蚀特性的影响．结果表明：si(100) 面的腐蚀速度随着腐蚀液浓度和温度的升高而增大，随着 TMAH与 KOH摩尔比的降低 ，KTMAH腐蚀液对 掩膜层的腐蚀程度加剧．选用5g／L的过硫酸盐(PDS)与 TMAH质量分数为 25％、TMAH与KOH摩尔比为 2的KTMAH混合液作为腐蚀液 ，并在 80℃ ×2．5h的腐蚀条件下能得到平整的腐蚀面，可以制备质量较好 的微桥结构 ． 关 键 词 ：Si基片各 向异性 ；腐蚀特性；KTMAH腐蚀液 中图分类号 ：TN3o4 文献标识码 ：A 文章编号 ：1671—4512(2003)10—0022—04 红外探测器焦平面阵列 (I刀1PA)是红外热成 于UFPA系统的微细图形刻蚀 像系统的关键部分，其性能与薄膜材料及其制备 工艺密切相关．在材料系列确定的条件下，焦平面 1 腐蚀实验 阵列制备工艺对红外探测器焦平面阵列性能的影 响至关重要 ．在铁 电薄膜单元热释 电红外探测器 单晶 Si的各向异性是采用湿化学腐蚀法对 的制备工艺中，利用腐蚀加工技术制备微桥的过 其实现精确微细加工 的前提条件．此外 ，单 晶 Si 程尤为关键 ，它直接影响到器件的灵敏度 ．常用的 的取向、n型或 P型掺杂浓度 、腐蚀剂的组分 比 腐蚀法有湿化学腐蚀、电化学腐蚀和激光腐蚀等 ， 例、浓度 、温度及搅拌速度都将影响微细图形的形 其中湿化学腐蚀法加工范围广泛 ，最为简便实用、 成．以(100)单晶Si为研究对象 ，其各 向异性腐蚀 经济．UFPA系统的灵敏元横 向尺寸一般为 iYlrn 速度 如 图 1所示 J．由图可清 楚看 出：以倾 斜 级或亚 iYlrn级 ，利用 Si基片各 向异性腐蚀特性 ， 54．7。的(111)面的腐蚀速度最慢，而以(133)面腐 通过改进传统腐蚀工艺 ，湿化学腐蚀法可 以应用 蚀速度最快 ，因此与 (100)面呈35．3。夹角 的 lo0 ~ 、＼＼ ／ ／111T3~3) m ＼ ’ ． 鳕Ⅲ悬臂梁010() (a)不同晶面的腐蚀速度 (c)腐蚀截面示意图 图 1 (100)Si单晶上的各向异性腐蚀 (111)面为腐蚀边界面．利用这种腐蚀特性，可制 口，则可得到四棱锥体腐蚀坑，若适当控制腐蚀时 出轮廓清晰，侧壁十分均匀 的V型槽和悬臂梁． 间，则实际得到四棱台腐蚀坑 ． 在 (1o0)面上 (110)和 (1T0)方向开一个正方型窗 实验选取厚度为3