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微机械加工技术 硅的湿法腐蚀  内容 各向异性腐蚀 EDP，Amine Gallate, TMAH, 联氨 电化学腐蚀 硅各向同性腐蚀 腐蚀自停止 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 与晶向相关的腐蚀 各向同性腐蚀 所有方向的腐蚀速率是相同的 横向腐蚀速率与纵向近似相等 腐蚀速率与掩膜边缘无关 各向异性腐蚀 腐蚀速率与晶面有关 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 掩膜边缘与掩膜图形决定了最终腐蚀的形状 可以用于制造复杂的结构 若未仔细考虑，腐蚀结果会另人惊奇 硅片识别 N-型硅片（Sb, As, P） P-型轨片（B, Ga, In） 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 V型槽 四面体锥坑 四面锥腔 硅的各向异性腐蚀 硅的各向同性和各向异性腐蚀 硅的各向异性腐蚀 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 各向异性腐蚀例 各向异性硅腐蚀液 EDP腐蚀-1 乙二氨，邻苯二酚，水 Ethylene Diamine Pyrocatechol 或称为：EPW （Ethylene Diamine – 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°C 14um/hr 80°C 20um/hr 90°C 30um/hr 97°C 36um/hr 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 133mL H2O 乙二氨的离化 NH2(CH2)2NH2+H2O?NH2(CH2)2NH3+ +OH- 硅的氧化和水的减少 - Si +2OH- +4H2O? Si(OH)62- +2H2 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 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： 20 sec, DI water rinse 120 sec. Dip in 5% (抗坏血酸)ascorbic acid and H2O 120 sec, rinse in DI water 60 sec. Dip in (己烷)hexane, C6H14 TMAH腐蚀 Tetra Methyl Ammonium Hydroxide 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 - 250mL TMAH (25% Aldrich) - 375mL Water - 22g Silicon dust - 90C etching - 1um/min in etching rate 硅的联氨腐蚀 也是各向异性腐蚀 典型配方 100mL N2H4 100mL H2O 2 um/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) 电化学腐蚀效应-1 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