硅晶片的化學(xué)蝕刻工藝研究

拋光的硅片是通過各種機(jī)械和化學(xué)工藝制備的。首先，通過切片將單晶硅錠切成圓盤(晶片)，然后進(jìn)行稱為研磨的平整過程，該過程包括使用研磨漿擦洗晶片。 在先前的成形過程中引起的機(jī)械損傷通過蝕刻是本文的重點(diǎn)。在準(zhǔn)備用于器件制造之前，蝕刻之后是各種單元操作，例如拋光和清潔。

硅晶片的化學(xué)蝕刻是通過將晶片浸入蝕刻劑中來完成的，蝕刻劑通常是 HNO3 + HF 和稀釋劑或 KOH 苛性堿溶液的酸性混合物。已有關(guān)于苛性晶體蝕刻的各種研究報告。 然而，本文僅關(guān)注基于酸的蝕刻的傳輸和動力學(xué)效應(yīng)。據(jù)報道，HNO3 + HF 混合物中的酸蝕刻會進(jìn)行以下全局反應(yīng) 略

實(shí)際反應(yīng)機(jī)理相當(dāng)復(fù)雜，涉及許多基本反應(yīng)。氫氣和不同的氮氧化物可以放出。已經(jīng)提出了許多不同條件下硅片溶解的速率方程。

有時，在像這樣的異質(zhì)過程(傳質(zhì)與反應(yīng))中確定速率控制步驟變得比蝕刻機(jī)設(shè)計中的實(shí)際化學(xué)知識更重要，因?yàn)榉磻?yīng)控制蝕刻需要與質(zhì)量轉(zhuǎn)移控制蝕刻不同的設(shè)計來生產(chǎn)均勻蝕刻的硅晶片。

他們在不同溫度下蝕刻晶片，并使用 Arrhenius 表達(dá)式將蝕刻速率與溫度相關(guān)聯(lián)。他們試圖通過活化能的大小來確定控制步驟，傳質(zhì)系數(shù)對溫度的弱依賴性解釋了為什么傳質(zhì)影響(不受控制)蝕刻的活化能低于反應(yīng)影響(不受控制)蝕刻。這種方法雖然不是很復(fù)雜，但可用于定性識別影響速率的步驟。此外，沒有定量證據(jù)表明在這些蝕刻研究中實(shí)現(xiàn)了動力學(xué)控制的蝕刻。

由于粘度是液體的傳輸特性，他們聲稱粘度的溫度依賴性類似于傳質(zhì)速率的溫度依賴性。該論點(diǎn)并不完全有效，因?yàn)閭髻|(zhì)系數(shù)是除粘度之外的許多溫度相關(guān)參數(shù)的函數(shù)。然而，認(rèn)識到速率控制步驟基于活化能的大小似乎是一種公認(rèn)的方法。這種方法對于刻蝕過程的定性理解很有用.....

現(xiàn)象學(xué)模型：兩相系統(tǒng)

蝕刻過程本身通常包括以下步驟(圖 1a)：(i)將反應(yīng)物從本體溶液傳輸?shù)骄砻妫?ii)在晶片表面上進(jìn)行有效反應(yīng)，以及(iii)傳輸產(chǎn)品從晶片表面到本體溶液。

審核編輯：湯梓紅