高速湿硅各向异性腐蚀应用散装微加工:复习一下gydF4y2Ba

潮湿的各向异性腐蚀被广泛应用于硅体微加工制作微结构为各种应用程序领域的微机电系统(MEMS)。此外,它是使用最广泛的表面纹理来减少光的反射,提高晶体硅太阳能电池的效率。在湿体微加工,腐蚀率是一个重要的因素影响吞吐量。慢腐蚀速度增加了加工时间,因此是MEMS行业的极大关注,湿硅各向异性腐蚀是用来执行批量微加工,特别是深腔和独立式的微结构通过削弱下面材料的去除过程。提出了几种方法来提高硅的腐蚀速率湿各向异性蚀刻剂通过物理方式(如搅拌、微波辐射)或化学添加剂的公司。超声搅拌在蚀刻和微波辐照的腐蚀剂腐蚀速率增加。然而,超声方法可能破坏脆弱的结构和微波辐照导致辐照损伤的结构。另一种方法是增加腐蚀对蚀刻剂的沸点温度。纯氢氧化钾溶液的腐蚀特点(KOH)研究了KOH的沸点附近,而表面活性剂添加tetramethylammonium氢氧化物(TMAH)研究温度增加腐蚀速率更高。这两个研究显示潜在的腐蚀速率增加提升腐蚀剂其沸点的温度,这是腐蚀溶液浓度的函数。 The effect of various kinds of additives on the etch rate of silicon is investigated in TMAH and KOH. In this paper, the additives which improve the etch rate have been discussed. Recently the effect of hydroxylamine (NH_2gydF4y2Ba哦)TMAH和KOH腐蚀特征的详细研究。NH的浓度gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba哦TMAH / KOH是不同优化蚀刻剂成分获得改善蚀刻特性尤其是腐蚀速率和削弱增加吞吐量的重要参数。不同方法探索在这篇文章中,讨论了提高硅的腐蚀速率,以便研究人员/科学家/工程师可以得到这些方法的细节在一个单一的参考。gydF4y2Ba

腐蚀是一种主要用于微观结构的制造过程。它分为两类:gydF4y2Ba湿式蚀刻gydF4y2Ba和gydF4y2Ba干蚀刻gydF4y2Ba在无花果。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba(gydF4y2Ba1gydF4y2Ba,gydF4y2Ba2gydF4y2Ba,gydF4y2Ba3gydF4y2Ba,gydF4y2Ba4gydF4y2Ba]。即湿蚀刻进一步细分为两个部分gydF4y2Ba各向异性gydF4y2Ba和gydF4y2Ba各向同性gydF4y2Ba蚀刻。湿硅各向异性腐蚀是广泛应用于硅体微加工制造的微机电系统(MEMS)和太阳能电池应用的表面纹理gydF4y2Ba1gydF4y2Ba,gydF4y2Ba2gydF4y2Ba,gydF4y2Ba3gydF4y2Ba,gydF4y2Ba4gydF4y2Ba,gydF4y2Ba5gydF4y2Ba,gydF4y2Ba6gydF4y2Ba,gydF4y2Ba7gydF4y2Ba,gydF4y2Ba8gydF4y2Ba,gydF4y2Ba9gydF4y2Ba,gydF4y2Ba10gydF4y2Ba]。图gydF4y2Ba2gydF4y2Ba介绍了一些微观结构的例子是使用湿各向异性蚀刻应用MEMS制作的。硅的腐蚀速率通常的强大功能取向,蚀刻剂类型、浓度、温度和腐蚀。此外,蚀刻率是影响杂质(或添加剂)的腐蚀剂。不同的各向异性蚀刻剂如氢氧化钾溶液(KOH) [gydF4y2Ba11gydF4y2Ba,gydF4y2Ba12gydF4y2Ba,gydF4y2Ba13gydF4y2Ba,gydF4y2Ba14gydF4y2Ba,gydF4y2Ba15gydF4y2Ba,gydF4y2Ba16gydF4y2Ba,gydF4y2Ba17gydF4y2Ba,gydF4y2Ba18gydF4y2Ba,gydF4y2Ba19gydF4y2Ba,gydF4y2Ba20.gydF4y2Ba,gydF4y2Ba21gydF4y2Ba,gydF4y2Ba22gydF4y2Ba,gydF4y2Ba23gydF4y2Ba,gydF4y2Ba24gydF4y2Ba氢氧化),tetramethylammonium (TMAH) [gydF4y2Ba24gydF4y2Ba,gydF4y2Ba25gydF4y2Ba,gydF4y2Ba26gydF4y2Ba,gydF4y2Ba27gydF4y2Ba,gydF4y2Ba28gydF4y2Ba,gydF4y2Ba29日gydF4y2Ba,gydF4y2Ba30.gydF4y2Ba,gydF4y2Ba31日gydF4y2Ba,gydF4y2Ba32gydF4y2Ba,gydF4y2Ba33gydF4y2Ba,gydF4y2Ba34gydF4y2Ba,gydF4y2Ba35gydF4y2Ba,gydF4y2Ba36gydF4y2Ba),乙二胺邻苯二酚水(EDP或电物理加工)gydF4y2Ba37gydF4y2Ba,gydF4y2Ba38gydF4y2Ba,gydF4y2Ba39gydF4y2Ba),肼(NgydF4y2Ba_2gydF4y2BaHgydF4y2Ba_4gydF4y2Ba)[gydF4y2Ba40gydF4y2Ba,gydF4y2Ba41gydF4y2Ba],氢氧化铵(NH)gydF4y2Ba_4gydF4y2Ba哦)gydF4y2Ba42gydF4y2Ba,gydF4y2Ba43gydF4y2Ba),氢氧化铯(CsOH) [gydF4y2Ba44gydF4y2Ba)等进行了调查和用于微观结构的制造。然而,TMAH和KOH最广泛用于微观结构的形成硅湿体微加工(gydF4y2Ba1gydF4y2Ba,gydF4y2Ba2gydF4y2Ba,gydF4y2Ba3gydF4y2Ba,gydF4y2Ba4gydF4y2Ba,gydF4y2Ba5gydF4y2Ba,gydF4y2Ba6gydF4y2Ba,gydF4y2Ba7gydF4y2Ba,gydF4y2Ba8gydF4y2Ba,gydF4y2Ba19gydF4y2Ba,gydF4y2Ba28gydF4y2Ba,gydF4y2Ba29日gydF4y2Ba,gydF4y2Ba34gydF4y2Ba,gydF4y2Ba36gydF4y2Ba,gydF4y2Ba45gydF4y2Ba,gydF4y2Ba46gydF4y2Ba,gydF4y2Ba47gydF4y2Ba,gydF4y2Ba48gydF4y2Ba]。蚀刻剂都有自己的优点和缺点。KOH溶液提供了更高的腐蚀率和更好的各向异性之间的{100}/{110}和{111}面,而TMAH溶液兼容的CMOS(互补金属氧化物半导体)过程和展品高腐蚀选择性硅与二氧化硅之间。gydF4y2Ba

硅片可用在各种大小从25.4毫米(1英寸)到300毫米(11.8英寸)如无花果所示。gydF4y2Ba3gydF4y2Ba。大小逐渐增加到提高吞吐量并减少半导体器件的生产成本。目前300毫米直径(~ 12英寸)是最大的晶片用于工厂规模的产业。不同的晶圆制造企业参与的发展,直径450毫米(或18英寸)晶片(gydF4y2Ba49gydF4y2Ba]。晶片的厚度取决于晶圆的大小提供足够的机械设备制造期间支持。晶圆直径的增加而增加。标准的厚度gydF4y2Ba与gydF4y2Ba晶圆直径按国际半导体设备和材料(半)是给定的表gydF4y2Ba1gydF4y2Ba。湿,从化批量微加工,工业吞吐量强烈腐蚀速率的函数。晶片厚度与腐蚀时间如果{100}在5 wt % TMAH和20 wt % KOH在70ºC图所示。gydF4y2Ba4gydF4y2Ba。硅的腐蚀速率在70ºC 5 wt % TMAH和20 wt % KOH是29µm / h和40µm / h,分别为(gydF4y2Ba50gydF4y2Ba,gydF4y2Ba51gydF4y2Ba),中等(或低)如果大厚度晶片蚀刻形成小孔和隔膜。缓慢腐蚀率不仅限制了吞吐量,而且影响(例如SiO常用的屏蔽层gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba)由于曝光时间的增加腐蚀剂(KOH)说,775年的蚀刻µm厚度(标准直径300 mm晶圆厚度)Si的{100}在5 wt % TMAH和20 wt % KOH在70ºC需要大约27 h和19 h,分别。进一步增加晶片的厚度和大小会导致腐蚀时间的增加。因此,有强劲的需求开发一个解决方案或技术达到高腐蚀率减少腐蚀时间,最终将有助于增强工业生产。几种方法已报告改善腐蚀率包括添加某些添加剂(gydF4y2Ba50gydF4y2Ba,gydF4y2Ba51gydF4y2Ba,gydF4y2Ba52gydF4y2Ba,gydF4y2Ba53gydF4y2Ba,gydF4y2Ba54gydF4y2Ba,gydF4y2Ba55gydF4y2Ba,gydF4y2Ba56gydF4y2Ba,gydF4y2Ba57gydF4y2Ba,gydF4y2Ba58gydF4y2Ba,gydF4y2Ba59gydF4y2Ba,gydF4y2Ba60gydF4y2Ba,gydF4y2Ba61年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba62年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba63年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba64年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba65年gydF4y2Ba),超声搅拌(gydF4y2Ba66年gydF4y2Ba],微波辐射[gydF4y2Ba67年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba68年gydF4y2Ba)和腐蚀(或附近)的沸点腐蚀剂(gydF4y2Ba18gydF4y2Ba,gydF4y2Ba69年gydF4y2Ba]。添加某些添加剂的腐蚀溶液引入了其他物种可以提高腐蚀率。最近,NHgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOH-added TMAH和KOH的解决方案,提供非常高的腐蚀率与纯KOH和TMAH相比,探索应用在潮湿的大部分微加工MEMS结构的形成(gydF4y2Ba50gydF4y2Ba,gydF4y2Ba51gydF4y2Ba,gydF4y2Ba59gydF4y2Ba,gydF4y2Ba60gydF4y2Ba,gydF4y2Ba61年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba62年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba63年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba64年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba65年gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

在这篇文章中,几种方法用来提高硅的腐蚀率已详细审查和讨论。它旨在提供一个参考,理解不同的方法探索了提高硅的腐蚀速率和每个技术背后的潜在的腐蚀机制。简要阐述了每种方法的优点和缺点。本文的目的是作为一个指南硅蚀刻率增强应用硅湿体微加工制造的微观结构。gydF4y2Ba

化学反应控制腐蚀过程研究了碱性溶液过程中提出了许多研究人员和几个模型(gydF4y2Ba70年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba71年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba72年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba73年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba74年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba75年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba76年gydF4y2Ba]。在不同模型中,Gosalvez et algydF4y2Ba。gydF4y2Ba模型更适合解释碱性溶液中的腐蚀机制(gydF4y2Ba76年gydF4y2Ba]。各向异性蚀刻包含两个交替反应,即(i)氧化(2)蚀刻氧化的特点相比,腐蚀速度非常慢。一般来说,硅表面原子是由氢终止。氢氧化(哦gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba)离子和水(HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaO)分子的化学活性物种在碱性溶液(KOH, TMAH)。图gydF4y2Ba5gydF4y2Ba介绍了纯碱性溶液腐蚀机制。氧化步骤可以通过化学氧化和/或发生电化学氧化。化学氧化一步,Si-H表面的H原子债券取代了哦gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba离子由于氢与氧的电负性更高。在这里,哦gydF4y2Ba^־gydF4y2Ba离子作为催化剂在HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaO是活性分子。因此,表面硅原子被氧化了。的化学反应过程在Si{100},两晃来晃去的两回债券,是由以下方程。gydF4y2Ba

在电化学氧化,表面由于热离解Si-H键坏了。这使得两个电子的传导带,如果。的哦gydF4y2Ba^־gydF4y2Ba离子带负电,不能吸附在硅表面。HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaO分子,Si表面附近将接受两个电子导致其离解成HgydF4y2Ba^+gydF4y2Ba噢,gydF4y2Ba^־gydF4y2Ba离子。这些哦gydF4y2Ba^־gydF4y2Ba离子吸附在硅颗粒表面形成债券和导致削弱嘶嘶的债券(无花果。gydF4y2Ba5gydF4y2Bab)。同样的化学反应是情商所示。gydF4y2Ba2gydF4y2Ba)gydF4y2Ba

氧的电负性更高的表面硅原子导致削弱嘶嘶的债券。解决方案中的极性水分子攻击削弱如果回债券和自我——分离成HgydF4y2Ba^+gydF4y2Ba噢,gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba离子。的哦gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba离子形成得到附加的硅原子被蚀刻形成原硅酸(Si(哦)gydF4y2Ba_4gydF4y2Ba)。HgydF4y2Ba^+gydF4y2Ba离子形式Si-H债券与Si原子下一层的衬底(无花果。gydF4y2Ba5gydF4y2Bac)。蚀刻反应方程如下所示gydF4y2Ba

化学/电化学反应(gydF4y2Ba1gydF4y2Ba),(gydF4y2Ba2gydF4y2Ba)和(gydF4y2Ba3gydF4y2Ba)需要在短时间内以达到较高的腐蚀率。此外,反应物在化学过程中必须足够提供给腐蚀方面,和蚀刻产品必须顺利从蚀刻表面。当他们遇到困难推进在腐蚀过程中,腐蚀速率降低。换句话说,腐蚀速率可以提高在很多方面,如通过加速化学反应本身,通过提高反应物的供应,或删除从蚀刻蚀刻产品。一些方法探索提高腐蚀速率将在随后的章节中讨论。gydF4y2Ba

在硅的各向异性湿法蚀刻,超声搅拌应用于蚀刻溶液是有效提高腐蚀率。在蚀刻方法,超声波振动力量有助于去除硅蚀刻产品表面。正如在前一节中所讨论的,蚀刻产品氢离子(HgydF4y2Ba^+gydF4y2Ba)、氢气(HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba)和Si(哦)gydF4y2Ba_4gydF4y2Ba。HgydF4y2Ba^+gydF4y2Ba使一个新的Si-H债券Si原子在晶体表面的下一层等待下一个化学反应开始。HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba可以住在蚀刻表面和腐蚀的障碍面前暴露在新鲜的反应物。Si(哦)gydF4y2Ba_4gydF4y2Ba是电离dihydroxidodioxidosilicate (2 -) (SiO吗gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba(哦)gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba^{2−gydF4y2Ba}根据下列顺序)在碱性溶液。gydF4y2Ba

然而,硅酸盐Si(哦)gydF4y2Ba_4gydF4y2Ba还可以呆在Si表面形状的聚合物(gydF4y2Ba41gydF4y2Ba,gydF4y2Ba42gydF4y2Ba在稀释的碱性的解决方案。超声振动应用到解决方案提高了H的超然gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba泡沫以及硅酸盐Si(哦)gydF4y2Ba_4gydF4y2Ba从硅表面允许新的蚀刻溶液接触表面。gydF4y2Ba

陈等人gydF4y2Ba。gydF4y2Ba(gydF4y2Ba66年gydF4y2Ba)测量的平均腐蚀速率作为超声搅拌功率的函数为33 wt % KOH和5 wt % TMAH水解决方案。结果显示在无花果。gydF4y2Ba6gydF4y2Ba。平均腐蚀速率增加的增加超声波电源输入范围从0到400 W用一个40 kHz的频率。腐蚀速率饱和在350 W的力量。的比率增加了腐蚀速率之间有或没有搅拌33 wt %的KOH在80℃为1.2,而在70℃5 wt % TMAH 1.6。结果不太有吸引力的观点腐蚀率增强的效果相比,腐蚀温度和氧化剂的加入下一个部分将讨论。gydF4y2Ba

最有吸引力的超声搅拌的影响蚀刻溶液蚀刻表面形态的改善是由于征服micro-pyramids新兴蚀刻表面。蚀刻表面形态的研究主要是在Si{100}晶圆这个方向是最广泛应用于MEMS和半导体行业。在纯粹的碱性溶液中,蚀刻表面形态主要取决于蚀刻剂浓度和蚀刻温度。在KOH溶液中,当浓度稀释小于8米(30 wt %), micro-pyramids开始出现在Si{100}如无花果所示。gydF4y2Ba7gydF4y2Ba(gydF4y2Ba77年gydF4y2Ba]。提出了各种模型来解释背后的主要原因在腐蚀过程中形成的山丘。Palik等gydF4y2Ba。gydF4y2Ba(gydF4y2Ba78年gydF4y2Ba)认为micro-pyramids起源由于蚀刻产品的附件(如HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba天然气和硅酸盐)蚀刻过程中硅表面。两者都可以住在硅表面充当micro-mask坐在金字塔的每一个顶点。Schiffrin集团调查的抑制micro-pyramids假设HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba泡沫是micro-pyramids[的来源gydF4y2Ba79年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba80年gydF4y2Ba]。他们补充说氧气作为氧化剂饱和水平,和isopropylalcohol (IPA)为削弱3.6 KOH溶液表面张力的HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba泡沫。他们发现减少一代的HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba泡沫和因此山丘的数量(gydF4y2Ba79年gydF4y2Ba]。他们进一步应用超声波搅拌2 M KOH溶液(再次与饱和OgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和异丙醇),最小化的居住时间HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba泡沫在Si表面(gydF4y2Ba80年gydF4y2Ba]。他们获得了pyramid-free蚀刻表面如果{100}如无花果所示。gydF4y2Ba8gydF4y2Ba。他们获得了均方根粗糙度小于20海里。gydF4y2Ba

Elwenspoek集团分别调查micro-pyramidal结构的最小化的有效条件相关,发现通过添加氧化腐蚀速率增强剂(例如,铁氰化物KgydF4y2Ba_3gydF4y2Ba铁(CN)gydF4y2Ba_6gydF4y2Ba在腐蚀溶液),或者应用偏见可能略高于开路电位((OCP) Si衬底(gydF4y2Ba77年gydF4y2Ba]。他们得出的结论是,硅氧化增强是有效减少锥体结构和腐蚀速率提高,但过度氧化导致蚀刻停止通过充分钝化硅表面氧化膜。gydF4y2Ba

micro-pyramids及其稳定的增长大小被Elwenspoek讨论(gydF4y2Ba81年gydF4y2Ba]。没有直接的证据表明,HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba担任micro-mask因为他注意到锥体结构KOH不到TMAH,尽管HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba泡沫的生成与KOH比TMAH得多。因此它不能坚定地声称,HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba泡沫是micro-pyramids的唯一来源。因此这里有一个房间需要考虑另一个蚀刻产品硅酸Si(哦)gydF4y2Ba_4gydF4y2Ba来源的micro-pyramid蚀刻深蚀刻过程中。硅酸盐在腐蚀方面的存在被认为在硅在KOH腐蚀,NHgydF4y2Ba_4gydF4y2Ba哦,NgydF4y2Ba_2gydF4y2BaHgydF4y2Ba_4gydF4y2Ba(联氨),TMAH解决方案。Schnakenberg等gydF4y2Ba。gydF4y2Ba(gydF4y2Ba42gydF4y2Ba建议蚀刻产品Si(哦)gydF4y2Ba_4gydF4y2Ba成为聚合和NH担任保护面具gydF4y2Ba_4gydF4y2Ba哦的解决方案。Gajda等gydF4y2Ba。gydF4y2Ba(gydF4y2Ba41gydF4y2Ba]进一步声称,聚合Si(哦)gydF4y2Ba_4gydF4y2Ba需要一个形状的硅凝胶在NgydF4y2Ba_2gydF4y2BaHgydF4y2Ba_4gydF4y2Ba解决方案。Veenendaal等gydF4y2Ba。gydF4y2Ba(gydF4y2Ba82年gydF4y2Ba硅酸盐micro-mask)提出了一个模型假设的存在Si(哦)gydF4y2Ba_4gydF4y2Ba粒子在腐蚀方面。两个模型由于micro-masking micro-pyramid增长的HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和Si(哦)gydF4y2Ba_4gydF4y2Ba比较图。gydF4y2Ba9gydF4y2Ba。H困难gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba模型位于micro-pyramids顶不稳定泡沫的存在。另一方面,硅酸盐模型允许Si(哦)gydF4y2Ba_4gydF4y2Ba在腐蚀过程中集群持续保持在一个顶点。集群对蚀刻物种可能透。硅酸是简单的模型来解释稳定的金字塔形状和大小在深蚀刻硅。gydF4y2Ba

机械搅拌的方法抑制micro-pyramids Chen等人对此进行了研究gydF4y2Ba。gydF4y2Ba(gydF4y2Ba66年gydF4y2Ba]。他们比较机械搅拌和超声搅拌的影响,并得出结论,为抑制micro-pyramids后者优越。图gydF4y2Ba10gydF4y2Ba比较了SEM图像的Si{100}面TMAH溶液蚀刻在5%。在蚀刻没有搅拌的情况下,如果{100}蚀刻表面完全覆盖的锥体结构(即山丘)。山丘的数量显著降低蚀刻剂时,使用电磁搅拌器机械搅拌和超声波。然而,这不能说毫无疑问的附件是否HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba泡沫的主要来源是micro-pyramids或是由硅酸盐引起的。因此可以得出结论,超声搅拌机械有助于分离从蚀刻蚀刻产品方面,和抑制金字塔的出现。gydF4y2Ba

micro-pyramids的出现并不直接减少平均腐蚀速度,因为足迹micro-pyramids远小于总表面积蚀刻。然而,当micro-pyramids密集出现,完全涵盖了Si{100}面(见图。gydF4y2Ba10gydF4y2Ba示例一)、衬底取向(例如{100})消失从上表面和锥体方面及其岭方向开始主导的平均腐蚀速率衬底。蚀刻产品的物理分离(例如HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和/或硅酸)蚀刻过程中有助于提高腐蚀速率,通过间接提高反应物的接触腐蚀。gydF4y2Ba

在MEMS设备制造、超声波搅拌比上面提到的需要更多的问题需要考虑。的MEMS要求制造各种3 d形状如深窄槽和大量蛀牙从小型光阑蚀刻硅晶片,腐蚀率可以远低于预期的腐蚀速率获得平晶圆有大面积的面具光阑。使用超声波搅拌是解决这一问题。Ohwada等gydF4y2Ba。gydF4y2Ba蚀刻排列深凹槽在Si{110}晶片(gydF4y2Ba83年gydF4y2Ba]。在沟槽的侧壁垂直于硅片表面和槽孔径宽度缩小到1μm, HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba泡沫作为一个蚀刻蚀刻槽截面产品容易堵塞,限制新的蚀刻溶液流入槽。为了让气泡从槽在规模增长之前,他们在蚀刻应用超声波搅拌浴。蚀刻凹槽的横断面视图图所示。gydF4y2Ba11gydF4y2Ba。形成的凹槽没有超声波搅拌无法实现均匀腐蚀深度,而较宽的槽间距的腐蚀深度用超声波搅拌增加制作的。虽然单一频率的超声搅拌28 kHz的输出功率600 W改善了槽深在某种程度上,但不均匀腐蚀深度凹槽之间仍然存在。他们认为,这是由于驻波在硅片开发由一个超声波的频率。他们进一步采用一种新的超声振荡器按顺序生成三种不同频率的28岁,45岁和100 kHz 1毫秒的时间,成功地获得凹槽与统一的深度图所示。gydF4y2Ba11gydF4y2Bac。这是一个例子的超声搅拌用来移除HgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba泡沫(蚀刻产品)从狭窄的晶圆片表面孔径捏造半封闭蚀刻蛀牙。gydF4y2Ba

超声搅拌功率的优化还没有定量研究。Schiffrin集团声称“一个温和的力量”的超声波(gydF4y2Ba79年gydF4y2Ba]。尽管Ohwada等gydF4y2Ba。gydF4y2Ba(gydF4y2Ba83年gydF4y2Ba和陈等gydF4y2Ba。gydF4y2Ba(gydF4y2Ba66年gydF4y2Ba]报道了振荡器的输出功率,这些值只是输入功率应用于蚀刻槽壁。有效的声波能量应用到蚀刻前需要为每个客户量身定制的造型蚀刻设备与槽的尺寸,液位和圆片的位置。gydF4y2Ba

而腐蚀溶液的超声搅拌有助于消除蚀刻产品,精密加工MEMS结构,还存在一种风险,即过度超声波搅拌薄膜结构的断裂原因如隔膜。这是其中一个主要原因,超声波搅拌在MEMS产业并没有成为流行。gydF4y2Ba

首次报道了Dziuban硅在KOH溶液的腐蚀速率由援助微波辐射的增强gydF4y2Ba67年gydF4y2Ba]。他设计了一个蚀刻装置配备一个微波发生器的输出功率100 W和2.54 GHz的频率。微波辐照到蚀刻室的底部。腐蚀剂室的温度测量和控制的斩波微波功率。两种类型的蚀刻室准备:一个是开放商会在大气压力为100毫升的腐蚀剂,另一个是一个封闭室包含30毫升的腐蚀剂,其内部可以被动地达到高压4 MPa(40条)。该系统被任命为EMMA-EMSi(单晶硅各向异性蚀刻蚀刻机)。腐蚀率如果{100}在10 M KOH水溶液在开放气室是8μm /分钟无论解决方案的温度在70 - 100℃范围在无花果。gydF4y2Ba12gydF4y2Ba。腐蚀率增强由微波辐射10 - 30倍。腐蚀可能甚至在微波辐照下纯去离子水封闭压力室。腐蚀率如果{100}达到0.2μm /分钟,温度和压力在180℃和4 MPa,分别。gydF4y2Ba

Dziuban承认腐蚀率增强的机制还不清楚。他推测微波辐照的水分子,并增加一个数量的活动哦gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba的解决方案,可以提高哦Si表面原子的附件。与这项工作最有趣的结果,如果是由去离子水蚀刻在180℃和4 MPa的压力。目前还不清楚如果微波辐照导致改变的水,因为没有证据。gydF4y2Ba

工作的主要缺点是,作者测量和估计当地的气温上升在固-液界面腐蚀。是担心微波感应很当地的热生成导电固体表面的硅,即腐蚀方面,除了热散装液体溶液蚀刻过程中测量。结果显示在无花果。gydF4y2Ba12gydF4y2Ba可以理解,固液界面的温度已经达到10米KOH溶液的沸点无论控制温度测量除了蚀刻前在70 - 100℃范围。获得恒定的腐蚀率值相当于10米KOH溶液的沸点。有一个担心,蚀刻蚀刻温度测量的微波硅(EMSi)系统不是固液界面的温度,而是大部分的解决方案。真正的蚀刻前温度似乎低估了。此外,我们认为增加腐蚀速率随着KOH浓度的增加图所示。gydF4y2Ba12gydF4y2Bab不是一个浓度的影响但是由于KOH溶液的沸点的差异由于浓度的变化。腐蚀速率增加取决于浓度相当合理的增加,假设蚀刻前温度总是在EMSi系统达到了沸点。沸点的崛起与高度集中的解决方案利用腐蚀速率增强定量在下一节中讨论。我们认为报告的腐蚀率增强在无花果。gydF4y2Ba12gydF4y2Ba不是由于水分子的分解,但主要是由于局部加热在蚀刻蚀刻的沸点的解决方案加速氧化反应所描述的情商。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba在前一节)。gydF4y2Ba

Dziuban集团进一步发展一个名为扩展的新装置腐蚀硅微波(E2MSi)针对分离蚀刻室从微波辐照处理的解决方案,如无花果所示。gydF4y2Ba13gydF4y2Ba(gydF4y2Ba84年gydF4y2Ba]。它有两个容器通过油管连接在系列。一个容器是蚀刻溶液的微波辐照处理,,另一个是如果蚀刻使用激活的解决方案。微波功率是在一个范围0 - 3000 W,和频率为2.45 GHz。蚀刻溶液对30年代是首先由微波辐射处理,然后在短时间内迅速引入蚀刻船延迟。腐蚀速率Si 0.5 KOH溶液中{100}在60℃测量应用微波功率的函数。腐蚀速率增加,输入功率成比例,是0.44 /分钟,当微波功率为3000 W。获得的腐蚀率为5倍,如果没有风潮。腐蚀速率增强微波效应很快就腐烂在微波辐照后不到10年代如无花果所示。gydF4y2Ba14gydF4y2Ba(gydF4y2Ba84年gydF4y2Ba]。辐照的时间延迟的解决方案达到的晶片蚀刻船被连接管的长度调整两船之间。时间延迟是10年代时,腐蚀速率增强几乎消失了。gydF4y2Ba

Dziuban小组说明微波辐照效应的模型附近的Si表面如无花果所示。gydF4y2Ba15gydF4y2Ba。他们声称,HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaO分子在正常状态使集群每个包含成百上千的分子互相绑定到弱的氢键。这使得H的数量gydF4y2Ba_2gydF4y2BaO分子有效地联系Si表面远远低于在HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaO如果表面分子随机方法。微波辐射破坏水集群和许多HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaO分子应该独立于集群如无花果所示。gydF4y2Ba15gydF4y2Bab。这样的激活状态的水应该在Si表面接触点的数量增加。这增强了吸附的水分子反应做好准备。它被认为是一个蚀刻率的增强手段,通过提高吸附的反应物HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaO如果表面。这可能是一个原因,腐蚀速率的增加。微波辐照停止时,细水分子随机逐渐重建大大小的集群如无花果所示。gydF4y2Ba15gydF4y2Bac,失去活性。Dziuban的解释似乎可以接受的激活及其衰变微波辐射的水分子通过切换。他测量水的电导率和没有微波辐照,并发现辐照水显示non-irradiated水的电导率小于40%。复苏电导率观察微波辐照后与水。这些结果与红外光谱吸收光谱变化,刺激的水集群可能提高蚀刻率在某种程度上,尽管时间衰减的辐照效应仍然无法解释道。gydF4y2Ba

我们认为Dziuban的实验证据似乎不足方面的实验数据的准确性和可重复性。首先,他们评估的方式衰变的时间腐蚀率(图。gydF4y2Ba14gydF4y2Ba)是有问题的。他们密谋在t = 3和10 s腐蚀率值显示时间衰变E2MSi装置。随着腐蚀速率测量需要蚀刻硅通常超过分钟,似乎很难区分的腐蚀率时差7 s。其次,无花果。gydF4y2Ba14gydF4y2Ba包含一个数据被第一个装置EMSi [gydF4y2Ba67年gydF4y2Ba),有问题低估蚀刻温度如前所述。因此腐蚀率增强的机制通过微波辐射仍在猜测。如果腐蚀率根据Dziuban增强作品的模型,它可分为一个增强的反应物供应蚀刻前一节中提到的。这里可能会强调,这项研究并没有携带转发其他研究小组。因此增加腐蚀率背后的腐蚀机制由于提出的微波辐照Dziuban无法证实。gydF4y2Ba

众所周知,各向异性蚀刻的氧化反应是一个耗时的反应,因为情商。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)是最慢的反应整个腐蚀过程。氧化反应要求高激活能量[gydF4y2Ba13gydF4y2Ba,gydF4y2Ba25gydF4y2Ba]。它是合理的蚀刻硅高温加快援助过程的热能。塞德尔等gydF4y2Ba。gydF4y2Ba报道硅蚀刻率对温度的依赖关系KOH水溶液的浓度范围10 - 50 wt % (gydF4y2Ba13gydF4y2Ba]。蚀刻率是阿仑尼乌斯方程,腐蚀反应的活化能计算20 wt % KOH 0.57 eV(55焦每摩尔)如果{100}和0.59 eV(57焦每摩尔)Si {110}。考虑到带模式,状态图的密度为硅,和活化能的值从阿仑尼乌斯方程获得,这是声称蚀刻率是由电子的转移在KOH水溶液。同样,温度腐蚀剂利率也调查了TMAH解决方案。Tabata等gydF4y2Ba。gydF4y2Ba(gydF4y2Ba25gydF4y2Ba]报道硅蚀刻率的TMAH溶液的浓度范围有些wt %。激活能量蚀刻率是0.5到0.7 eV(48 - 67焦每摩尔)如果{100}和0.4 eV(39焦每摩尔)Si {110}。这些结果一致支持塞德尔提出的腐蚀机制等gydF4y2Ba。gydF4y2Ba(gydF4y2Ba13gydF4y2Ba]。如此庞大的活化能值与KOH和TMAH解决方案表明,高温时的腐蚀是有效提高腐蚀率。在湿蚀刻系统,可实现的最高温度是有限的蚀刻溶液的沸点。gydF4y2Ba

田中等人gydF4y2Ba。gydF4y2Ba研究高浓度KOH腐蚀率的解决方案在解决方案的温度接近沸点旨在获得高腐蚀率与光滑表面蚀刻(gydF4y2Ba18gydF4y2Ba,gydF4y2Ba85年gydF4y2Ba]。图gydF4y2Ba16gydF4y2Ba展示了硅的腐蚀率Si{110}{100}和不同温度下的函数KOH浓度从20到50 wt %。每个浓度降低的腐蚀速率随着KOH浓度的增加,这是由于缺乏反应物的HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaO在浓溶液。KOH溶液的沸点随其浓度。从今以后,集中KOH的蚀刻温度可以大大高于集中KOH越少。事实上,50 wt % KOH溶液的沸点为145℃,而28 wt % KOH溶液是110℃。实现硅蚀刻率为{100}图所示。gydF4y2Ba16gydF4y2Ba是10μm /分钟和50 wt % KOH溶液,以28 wt %, KOH溶液是5μm /分钟。同样,如果图中所示的{110}。gydF4y2Ba16gydF4y2Bab, 50 wt % KOH溶液达到蚀刻21μm /分钟的速度,而28 wt % KOH溶液达到8μm /分钟。如果腐蚀率与80℃蚀刻温度相比,在50 wt % KOH腐蚀率增加了5 - 9倍Si{100}和4次Si{110}当蚀刻蚀刻剂的温度升高到沸点。图gydF4y2Ba17gydF4y2Ba显示了阿伦尼乌斯的Si Si{110}{100}和蚀刻率不同的KOH浓度从10到50 wt %。阿伦尼乌斯情节几乎是线性的80℃沸点附近。这意味着激活过程在高温地区几乎是一样的,在较低的温度。gydF4y2Ba

图gydF4y2Ba18gydF4y2Ba显示了Si的蚀刻表面粗糙度Si{110}和{100}在KOH浓度范围的15-50 wt %。很明显,如果{100}蚀刻蚀刻时表面是一致光滑KOH溶液的浓度高于28 wt %在无花果。gydF4y2Ba18gydF4y2Baa。另一方面,如果{100}的蚀刻表面粗糙度结果呈现在图。gydF4y2Ba18gydF4y2Bab没有显示任何平滑表面的浓度范围。光学显微镜的图像蚀刻Si{110}面在无花果。gydF4y2Ba19gydF4y2Ba表明光滑表面蚀刻没有山丘可以获得45 wt % KOH在135°C。因此,结果显示在无花果。gydF4y2Ba16gydF4y2Ba,gydF4y2Ba17gydF4y2Ba,gydF4y2Ba18gydF4y2Ba,gydF4y2Ba19gydF4y2Ba应该作为参考找到最佳蚀刻条件获得高速蚀刻蚀刻有平滑的表面。gydF4y2Ba

唐等gydF4y2Ba。gydF4y2Ba研究了硅的腐蚀速率{100}在表面活性剂添加TMAH高温(gydF4y2Ba69年gydF4y2Ba]。蚀刻温度变化从80年到115°C,这是接近腐蚀溶液的沸点。图gydF4y2Ba20.gydF4y2Ba显示了Si的温度依赖腐蚀速率{100}triton - x - 100年25 wt % TMAH补充道。据报道,腐蚀率高于100℃增加3 - 4倍,在80℃的解决方案。蚀刻温度在蚀刻表面粗糙度的影响提出了无花果。gydF4y2Ba21gydF4y2Ba。表面粗糙度提高蚀刻温度对腐蚀溶液沸点的方法。gydF4y2Ba

结果表明,腐蚀温度接近沸点的腐蚀溶液是一种有效的方法提高蚀刻率。此外,蚀刻表面比较平滑,蚀刻在较低的温度。然而,当高温腐蚀技术应用到实际生产,有必要保持解决方案组成不变的补偿组件之间的选择性蒸发。当看着无花果。gydF4y2Ba20.gydF4y2Ba和gydF4y2Ba21gydF4y2Ba,有一个重大转变在实验曲线100至105℃。此类事件可能引起的变化成分腐蚀由于选择性蒸发或分解过程中任何组件的解决方案,比如triton - x - 100是一个组件来抑制腐蚀率。gydF4y2Ba

瓶颈步骤控制腐蚀的所有步骤中硅的氧化硅蚀刻系统。这是高温腐蚀的原因是有效实现高速蚀刻。相比之下,搅拌运动所需的解决方案是不提高蚀刻速率,但必要的只有改善温度均匀性的蚀刻溶液在浴缸里。这是相当不同的化学等向性蚀刻硅使用氢氟酸(HF)和硝酸(HNOgydF4y2Ba_3gydF4y2Ba)水解决方案,积极与Si反应。等向性蚀刻是一个典型的扩散限制反应过程的蚀刻形状强烈影响弱流和扩散的解决方案。在实际高速蚀刻处理,迅速和稳定的晶片处理还需要到蚀刻过程是在高温下进行。之间的选择性蚀刻硅和二氧化硅随腐蚀温度。因此有必要使用一个蚀刻掩模刻蚀选择性高硅氮化硅(Si等gydF4y2Ba_3gydF4y2BaNgydF4y2Ba_4gydF4y2Ba),Cr-Au等等。gydF4y2Ba

改变蚀刻特性(如腐蚀率、表面形态、削弱)纯碱性溶液,尤其是KOH和TMAH,不同类型的添加剂被调查的影响(gydF4y2Ba1gydF4y2Ba,gydF4y2Ba7gydF4y2Ba,gydF4y2Ba23gydF4y2Ba,gydF4y2Ba27gydF4y2Ba,gydF4y2Ba30.gydF4y2Ba,gydF4y2Ba50gydF4y2Ba,gydF4y2Ba51gydF4y2Ba,gydF4y2Ba52gydF4y2Ba,gydF4y2Ba53gydF4y2Ba,gydF4y2Ba54gydF4y2Ba,gydF4y2Ba55gydF4y2Ba,gydF4y2Ba56gydF4y2Ba,gydF4y2Ba57gydF4y2Ba,gydF4y2Ba58gydF4y2Ba,gydF4y2Ba59gydF4y2Ba,gydF4y2Ba60gydF4y2Ba,gydF4y2Ba61年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba62年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba63年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba64年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba65年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba85年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba86年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba87年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba88年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba89年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba90年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba91年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba92年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba93年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba94年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba95年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba96年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba97年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba98年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba99年gydF4y2Ba,gydF4y2BaOne hundred.gydF4y2Ba,gydF4y2Ba101年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba102年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba103年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba104年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba105年gydF4y2Ba]。一些添加剂修改所有三个蚀刻特性(即腐蚀率、表面形态、削弱),而其他的改变一个或两个腐蚀特征。在本文中,添加剂(如氧化剂、各种ion-typed表面活性剂、过硫酸铵,NHgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba哦),增加硅的腐蚀速率,特别是如果{100},讨论了(gydF4y2Ba50gydF4y2Ba,gydF4y2Ba51gydF4y2Ba,gydF4y2Ba52gydF4y2Ba,gydF4y2Ba55gydF4y2Ba,gydF4y2Ba56gydF4y2Ba,gydF4y2Ba59gydF4y2Ba,gydF4y2Ba60gydF4y2Ba,gydF4y2Ba61年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba62年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba63年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba64年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba65年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba106年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba107年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba108年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba109年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba110年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba111年gydF4y2Ba]。摩尔多瓦等人研究了氧化还原(K的影响gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba[Fe (CN)gydF4y2Ba_6gydF4y2Ba0.1米,KgydF4y2Ba_4gydF4y2Ba[Fe (CN)gydF4y2Ba_6gydF4y2Ba0.3 h]gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba0.1啊,先gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba0.1米)和络合剂(ether-crown,杯[4]芳烃,酚类)(gydF4y2Ba52gydF4y2Ba),而杨et algydF4y2Ba。gydF4y2Ba研究的影响非常少量的钠阴离子表面活性剂十二烷sulfosuccinate (sdd) [gydF4y2Ba56gydF4y2Ba]。等氧化剂过硫酸铵(APS或AP (NHgydF4y2Ba_4gydF4y2Ba)gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_8gydF4y2Ba)充氧(HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba)、硝酸铵(NHgydF4y2Ba_4gydF4y2Ba没有gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba)、醋酸铵(CHgydF4y2Ba_3gydF4y2BaCOONHgydF4y2Ba_4gydF4y2Ba)、硝酸硫胺(CgydF4y2Ba_12gydF4y2BaHgydF4y2Ba_17gydF4y2BaNgydF4y2Ba_5gydF4y2BaOgydF4y2Ba_4gydF4y2BaS)一直在探索修改TMAH溶液保护铝金属蚀刻过程中硅表面模式(gydF4y2Ba106年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba107年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba108年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba109年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba110年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba111年gydF4y2Ba]。这些添加剂,美联社是最有效的实现与光滑表面蚀刻蚀刻率高,最重要的是完整的保护暴露。Sotoaka研究了各种添加剂对腐蚀速率的影响,硅和羟胺(NHgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba哦),提出更有效的添加剂(gydF4y2Ba55gydF4y2Ba]。Swarnalatha等gydF4y2Ba。gydF4y2Ba和哈等gydF4y2Ba。gydF4y2Ba系统地研究了不同浓度的羟胺(NH的效果gydF4y2Ba_2gydF4y2BaOH)在所有三个腐蚀特征(即腐蚀率、蚀刻表面形态和削弱)TMAH和KOH (gydF4y2Ba50gydF4y2Ba,gydF4y2Ba51gydF4y2Ba,gydF4y2Ba60gydF4y2Ba,gydF4y2Ba61年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba62年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba63年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba64年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba65年gydF4y2Ba]。此外,SiO的腐蚀速率gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba及其与硅的选择性。飞机腐蚀特征研究主要晶体(例如{100},{110}和{111})。各种各样的面具模式是用来调查削弱和演示MEMS工艺的适用性。gydF4y2Ba

腐蚀率gydF4y2Ba

摩尔多瓦等人研究了湿各向异性蚀刻的Si {100} 4.5 KOH与氧化还原体系(KgydF4y2Ba_3gydF4y2Ba[Fe (CN)gydF4y2Ba_6gydF4y2Ba0.1米,KgydF4y2Ba_4gydF4y2Ba[Fe (CN)gydF4y2Ba_6gydF4y2Ba0.3 h]gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba0.1啊,先gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba0.1米)和/或络合剂(ether-crown,杯[4]芳烃)(gydF4y2Ba52gydF4y2Ba]。结果显示在无花果。gydF4y2Ba22gydF4y2Ba。的氧化还原体系增加了硅的腐蚀率的{100}25%纯KOH 4.5米。建议的解决方案是没有毒的,但它是腐蚀性的。的冠醚配位剂腐蚀率增加25%,同时增加杯[4]芳烃络合剂提高了50%gydF4y2Ba52gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

杨等人gydF4y2Ba。gydF4y2Ba研究三ion-typed表面活性剂的影响包括阴离子SDSS、阳离子ASPEG和非离子蚀刻率挂钩的Si{100}在30 wt % KOH和10 wt % TMAH溶液(gydF4y2Ba56gydF4y2Ba]。如果{100}的腐蚀速率在不同的温度下纯和表面活性剂添加30 wt % KOH图所示。gydF4y2Ba23gydF4y2Ba一个,而无花果。gydF4y2Ba23gydF4y2Bab呈现相同的纯和表面活性剂添加10 wt % TMAH。它可以很容易地发现从无花果。gydF4y2Ba23gydF4y2Ba阴离子SDSS是最有效的食品添加剂,腐蚀率。SDSS对腐蚀速率的影响随着蚀刻温度增加而增加。gydF4y2Ba

燕等gydF4y2Ba。gydF4y2Ba研究了改性TMAH之外的过硫酸铵(APS或AP (NHgydF4y2Ba_4gydF4y2Ba)gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_8gydF4y2Ba)保护铝层在蚀刻硅(gydF4y2Ba106年gydF4y2Ba]。他们实现零腐蚀速率艾尔时充足的美联社和硅被添加到TMAH溶液。图gydF4y2Ba24gydF4y2Ba显示了铝的腐蚀速率的函数美联社浓度在85°C。硅的溶解量在5和10 wt. % TMAH wt. % 1.6和3.2,分别。铝的腐蚀速率降低为零当AP的浓度达到0.4 wt % 1.2 wt % 5 wt %和10 wt % TMAH,分别。图gydF4y2Ba25gydF4y2Ba展示了硅的腐蚀速率和表面粗糙度{100}作为美联社浓度的函数在10 wt % TMAH 3.2 wt %硅溶解在85°C。硅蚀刻率的增加从0.4μm /分钟0.85±0.9μm /分钟当美联社浓度介于0.6和2.0 wt % (gydF4y2Ba106年gydF4y2Ba]。Fujitsuka等gydF4y2Ba。gydF4y2Ba研究了不同种类的添加剂在10 wt % TMAH期间保护铝硅各向异性腐蚀(gydF4y2Ba108年gydF4y2Ba]。图gydF4y2Ba26gydF4y2Ba显示了铝和硅的腐蚀率{100}的函数过硫酸铵(美联社)浓度在3.2 wt % Si溶解10 wt. % TMAH在80°C (gydF4y2Ba108年gydF4y2Ba]。如果没有铝腐蚀是通过溶解硅各向异性腐蚀,TMAH美联社。小君等gydF4y2Ba。gydF4y2Ba调查的影响过硫酸铵(美联社)吡嗪、硫酸氢铵(AHS)和异丙醇(IPA) 10 wt % TMAH 70°C (gydF4y2Ba109年gydF4y2Ba]。美联社,吡嗪,唯有通过增加了腐蚀速率图所示。gydF4y2Ba27gydF4y2Ba。它可以很容易地发现,美联社和吡嗪是更有效的添加剂来增加腐蚀率。因此它可以表示,过硫酸铵(APS同义词:美联社,peroxodisulfate铵)是最好的添加剂在TMAH保护基地,获得更高的硅的腐蚀速率。gydF4y2Ba

Swarnalatha等gydF4y2Ba。gydF4y2Ba(gydF4y2Ba50gydF4y2Ba,gydF4y2Ba60gydF4y2Ba,gydF4y2Ba61年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba62年gydF4y2Ba)和哈等gydF4y2Ba。gydF4y2Ba(gydF4y2Ba51gydF4y2Ba,gydF4y2Ba63年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba64年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba65年gydF4y2Ba)研究了不同浓度的羟胺(NH的效果gydF4y2Ba_2gydF4y2BaOH)的腐蚀率主要晶体平面(即,{100},{110}和{111})在5 wt % TMAH和20 wt % KOH。此外,SiO的腐蚀速率gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba及其与硅的选择性。5选择wt % TMAH因为TMAH较低浓度(2 - 5 wt %)提供了更大的腐蚀率相比更高浓度TMAH (20 - 25 wt %)。同样,选择20 wt % KOH获得更高的腐蚀率。在这两种腐蚀剂,NH的浓度gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba哦,不同的步骤5 - 20%的5%获得最优浓度实现改进的化学腐蚀率。数据gydF4y2Ba28gydF4y2Ba和gydF4y2Ba29日gydF4y2Ba现在不同取向硅表面的腐蚀率在5 wt % TMAH和20% KOH和添加不同浓度的NHgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba哦,分别。标准差在蚀刻率是由四个测量在同一芯片在不同的位置。在这两种情况下,硅的腐蚀率增加显著,NH的浓度gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba增加哦。对于TMAH, NH 10%gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba哦是一个最优浓度获得腐蚀率最高,而15%的北半球gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba哦是一个合适的KOH浓度达到最大的硅的腐蚀速率。gydF4y2Ba

硅蚀刻过程发生在三个主要步骤:(1)反应物的扩散硅表面,(2)化学反应在蚀刻剂和硅原子之间,和(4)扩散/解散反应产品进入批量蚀刻剂(gydF4y2Ba3gydF4y2Ba,gydF4y2Ba56gydF4y2Ba,gydF4y2Ba92年gydF4y2Ba]。因素(1)和(3)称为“扩散限制解散”,而因子(2)称为“有限反应速率解散”,这取决于腐蚀温度、类型和浓度的蚀刻剂和添加剂和晶体的方向。腐蚀的化学活动解决方案引起的添加剂和类型的腐蚀剂强烈影响固定蚀刻蚀刻率的温度。如果一个添加剂改善润湿性的腐蚀剂,腐蚀剂可以很容易扩散硅表面和反应产物可以迅速扩散到大多数腐蚀剂,导致腐蚀率较高。腐蚀速率可能会增加,如果化学腐蚀剂的活动提高了添加剂的公司。所以,它可以表示,在碱性溶液添加剂可以增加腐蚀率如果它增加扩散系数或反应性或两者兼而有之。络合剂的加入可以提高哦gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba自由离子溶液中,从而增加了腐蚀率(gydF4y2Ba52gydF4y2Ba]。添加SDSS改善润湿性TMAH KOH和化学活动,导致增加的腐蚀率(gydF4y2Ba56gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

NH的行为gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba哦在碱性溶液是广泛研究[gydF4y2Ba112年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba113年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba114年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba115年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba116年gydF4y2Ba]。在NH解释可能的腐蚀机制gydF4y2Ba_2gydF4y2BaOH-added碱性溶液由Swarnalatha等提出了一个简单的模型gydF4y2Ba。gydF4y2Ba(gydF4y2Ba117年gydF4y2Ba]。在这个模型中,北半球gydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba^−gydF4y2Ba噢,gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba离子作为催化剂,而HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaO为活性分子。当北半球gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba哦是添加到纯碱性的解决方案,它反应哦gydF4y2Ba^−gydF4y2BaNH离子溶液中形成gydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba^−gydF4y2Ba离子和水分子如以下公式所示gydF4y2Ba112年gydF4y2Ba]:gydF4y2Ba

NH的整体分解反应gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba哦,在碱性溶液是由,gydF4y2Ba

所以,活性物种,在NH大大方便gydF4y2Ba_2gydF4y2BaOH-added碱性溶液,是北半球gydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba^−gydF4y2Ba离子,哦gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba离子和HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaO分子。在NH活性物种的数量gydF4y2Ba_2gydF4y2BaOH-added碱性溶液相比,更重要的是,在纯粹的碱性溶液,腐蚀速率显著增加在NH的存在gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba哦。除了这些物种,其他中间化合物(NHgydF4y2Ba_2gydF4y2BaNHOH, HNO和北半球gydF4y2Ba_2gydF4y2BaO激进)也可能参与蚀刻反应和可能帮助改善腐蚀率。腐蚀机制通过连续的氧化和清除表面硅原子被水分子。的第一步是表面硅原子的氧化机制。这可以通过化学氧化和/或进行电化学氧化。gydF4y2Ba

这里可能会强调,获得最大腐蚀速率当NH的浓度gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba哦,达到最优值。根据实验结果,在北半球gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba哦主要活性物种的浓度会影响最优平衡的腐蚀剂,因此如果NH腐蚀速率降低gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba哦浓度下降/增加低于/高于其最有利的价值。定性比较各种添加剂,增加Si TMAH和KOH腐蚀率的解决方案提出了表gydF4y2Ba2gydF4y2Ba和gydF4y2Ba3gydF4y2Ba分别gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

羟胺(NHgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOH)在本质上是不稳定的碱性的解决方案(gydF4y2Ba115年gydF4y2Ba]。因此,重要的是要研究硅的腐蚀剂年龄对腐蚀速率的影响。NH 10%gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba哦,NH + 5 TMAH wt %和15%gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba哦+ 20 wt % KOH是最佳的成分达到腐蚀率最高的纯TMAH和KOH相比,分别。因此这些成分是用来研究老化效应。为了了解的腐蚀剂年龄对腐蚀速率的影响如果{100},{110},如果{111},相同的腐蚀溶液不断使用和实验在不同的时间间隔执行相同的解决方案。图gydF4y2Ba30.gydF4y2Ba显示了10%的NH腐蚀剂年龄的影响gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba哦+ 5 wt % TMAH,无花果。gydF4y2Ba31日gydF4y2Ba礼物NH 15%gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba哦+ 20 wt % KOH。它可以很容易地发现腐蚀剂年龄大大影响腐蚀速率。这是减少腐蚀剂的年龄。因此它可以推荐北半球gydF4y2Ba_2gydF4y2BaOH-added解决方案实现高腐蚀率应立即使用。制造控制腔深度、腐蚀深度之间必须用蚀刻过程。老化的主要原因可能是self-degrading NH的行为gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba哦在TMAH / KOH溶液(gydF4y2Ba65年gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

二氧化硅,特别是热生长氧化物,是广泛应用于硅微加工蚀刻掩模层创建各种各样的凹槽和蛀牙。此外,它是用作结构层悬臂等MEMS结构的制造。图gydF4y2Ba32gydF4y2Ba介绍了热的腐蚀速率SiO增长gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba和之间的选择性蚀刻硅和二氧化硅。计算腐蚀选择性使用蚀刻硅和二氧化硅在纯和不同浓度的北半球gydF4y2Ba_2gydF4y2BaOH-added TMAH。纯粹和NH的相同的数据gydF4y2Ba_2gydF4y2BaOH-added KOH图所示。gydF4y2Ba33gydF4y2Ba。在这两种腐蚀剂,SiO的腐蚀速率gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba随着北半球的浓度gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba增加哦。制造MEMS结构,蚀刻硅之间的选择性(或基质)和面具/结构层(例如SiOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba)是一个重要问题,被定义为硅的腐蚀速率的比值(衬底)SiOgydF4y2Ba_{2。gydF4y2Ba}如果一个蚀刻剂提供高腐蚀选择性,面具/结构层可以暴露腐蚀剂的时间更长,这是需要制造深腔/槽或独立结构(如悬臂)硅片。它只是可以注意到的NH腐蚀选择性增加明显gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba哦,这是理想的使用氧化层作为一个面具,形成高深度蛀牙和/或制造悬浮结构的二氧化硅。它可以得出的结论是,北半球的加法gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba哦,不仅增加了硅的腐蚀速率,也给更高的刻蚀选择性Si和SiOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba相比纯TMAH / KOH。gydF4y2Ba

表面粗糙度和形态gydF4y2Ba

蚀刻表面粗糙度和形态是重要的腐蚀剂腐蚀特征。的要求光滑,纹理表面形态取决于应用程序。制作均匀厚度暂停组织或统一空腔深度/槽或实现高反射率光学应用程序需要表面光滑,在太阳能电池的情况下应用粗糙表面需要减少光的反射。讨论了”gydF4y2Ba腐蚀与超声波搅拌gydF4y2Ba”部分,表面粗糙度的主要原因在湿蚀刻过程中由氢micromasking泡沫表面和/或杂质在腐蚀过程中(gydF4y2Ba2gydF4y2Ba,gydF4y2Ba3gydF4y2Ba,gydF4y2Ba7gydF4y2Ba,gydF4y2Ba19gydF4y2Ba,gydF4y2Ba27gydF4y2Ba,gydF4y2Ba76年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba77年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba78年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba79年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba80年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba81年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba82年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba118年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba119年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba120年gydF4y2Ba]。与氢泡沫(或杂质或蚀刻产品)及其附件与硅表面腐蚀,表面粗糙度增加。形态学特征的确切起源仍在争论。然而,在一般情况下,四个同步条件需要形成一个蚀刻表面上山丘。这些条件的存在micromasking代理稳定顶点原子/ s,地板表面的快速向下运动,稳定的边边,非常稳定的横向方面。micromasking代理可以是不溶性反应产物,腐蚀剂杂质,或腐蚀剂不均匀性(如氢泡沫)。的蚀刻剂一般指非齐次的形成非均质模式由于反应物的缓慢的运输和/或产品。表面形态可以解释基于硅的腐蚀速率变化的晶体取向,这取决于当地的社区暴露表面的原子,晃来晃去的债券,债券和表面(gydF4y2Ba2gydF4y2Ba]。蚀刻表面形貌和表面粗糙度影响的添加剂的加入/ s。表面活性剂和异丙醇(IPA)是最广泛的研究来提高蚀刻表面形态(gydF4y2Ba3gydF4y2Ba,gydF4y2Ba7gydF4y2Ba,gydF4y2Ba27gydF4y2Ba,gydF4y2Ba28gydF4y2Ba,gydF4y2Ba29日gydF4y2Ba,gydF4y2Ba30.gydF4y2Ba,gydF4y2Ba88年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba89年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba90年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba91年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba92年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba93年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba94年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba95年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba96年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba97年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba98年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba99年gydF4y2Ba,gydF4y2BaOne hundred.gydF4y2Ba,gydF4y2Ba101年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba102年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba103年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba104年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba105年gydF4y2Ba]。表面活性剂通常被用作添加剂TMAH获得光滑的蚀刻表面形态,而异丙醇是探索最合适的添加剂在KOH改善蚀刻表面形态。本文重点是腐蚀剂的概述和比较的方法,提供更高的腐蚀率与传统蚀刻方法使用纯碱性溶液。因此在蚀刻剂蚀刻表面结果提供更高的腐蚀率已经包含在本文中。gydF4y2Ba

图gydF4y2Ba34gydF4y2Ba礼物获得的表面粗糙度在纯和氧化还原+络合剂添加4.5 KOH (gydF4y2Ba52gydF4y2Ba]。它可以很容易地发现粗糙度是减少了一个数量级,当氧化还原+络合剂是KOH合并。前一节中讨论和无花果。gydF4y2Ba23gydF4y2BaSDSS更有效,在较高温度(即90 - 100°C)。图gydF4y2Ba35gydF4y2Ba显示了Si的SEM显微图和相应的平均粗糙度{100}面蚀刻在纯和SDSS添加30 wt % KOH和10 wt % TMAH 90°C。添加SDSS显著影响蚀刻表面的拓扑在KOH溶液中可以看到图gydF4y2Ba35gydF4y2Baa, b,虽然它加剧了粗糙度时添加到TMAH可以观察到在无花果。gydF4y2Ba35gydF4y2Bac, d。gydF4y2Ba

如果蚀刻表面粗糙度的{100}的函数过硫酸铵(AP或APS, NHgydF4y2Ba_4gydF4y2Ba)gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_8gydF4y2Ba在10 wt %)浓度TMAH提出了无花果。gydF4y2Ba25gydF4y2Ba(gydF4y2Ba106年gydF4y2Ba]。当美联社浓度增加时,蚀刻表面粗糙度减小。表面粗糙度小于0.1μm当美联社浓度介于0.6和2.0之间wt. %。然而,如果太多的美联社合并变得粗糙。图gydF4y2Ba36gydF4y2Ba展示了硅表面的SEM照片蚀刻在5 wt % TMAH没有和的美联社gydF4y2Ba106年gydF4y2Ba]。它可以很容易地发现硅表面明显改善在美联社。图gydF4y2Ba37gydF4y2Ba介绍了蚀刻表面形态的函数过硫酸铵浓度在3.2 wt % Si溶解10 wt. % TMAH在80°C (gydF4y2Ba108年gydF4y2Ba]。它直接可以指出,美联社的加入抑制micropyramids的形成。美联社的影响,吡嗪,唯有通过硅蚀刻表面粗糙度的{100}70年10 wt % TMAH°C是在无花果。gydF4y2Ba27gydF4y2Ba(gydF4y2Ba109年gydF4y2Ba]。表面粗糙度是最佳当添加2.5克/ 500毫升美联社。0.75 g的吡嗪添加时,表面粗糙度提高到35.3纳米。最好的观众,获得表面粗糙度5.0克/ 500毫升时已经被添加到10 wt % TMAH。图gydF4y2Ba38gydF4y2Ba显示蚀刻硅表面的SEM图像{100}的各种浓度过硫酸铵(美联社)在70°C (10 wt % TMAHgydF4y2Ba109年gydF4y2Ba]。山丘的数量显著降低当1.0克或2.5克/ 500毫升美联社。最干净的蚀刻表面获得2.5 g的AP时补充道。这里可以强调,添加铵peroxodisulfate(美联社)有助于减少山丘,同时增加硅蚀刻率。gydF4y2Ba

数据gydF4y2Ba39gydF4y2Ba,gydF4y2Ba40gydF4y2Ba,gydF4y2Ba41gydF4y2Ba显示的蚀刻表面粗糙度和形态学Si{100},{110},如果{111},分别在纯和NH不同浓度gydF4y2Ba_2gydF4y2BaOH-added 5 wt % TMAH [gydF4y2Ba50gydF4y2Ba,gydF4y2Ba60gydF4y2Ba,gydF4y2Ba61年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba62年gydF4y2Ba]。如果{100}的表面粗糙度NH的浓度逐渐降低gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba增加哦。这对NH减少一个数量级gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba哦的浓度10%或更多。如果{110}的表面粗糙度和Si {111} NH时没有显著影响gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba哦,是TMAH补充道。NH 10%gydF4y2Ba_2gydF4y2BaOH-added TMAH提供了最大腐蚀速率,同样的蚀刻剂成分适用于获得一个平滑的表面相比,纯TMAH。gydF4y2Ba

数据gydF4y2Ba42gydF4y2Ba,gydF4y2Ba43gydF4y2Ba,gydF4y2Ba44gydF4y2Ba现在的蚀刻表面粗糙度和形态学Si{100},如果{110}和{111},分别在20 wt % KOH溶液没有和添加不同浓度的NHgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba哦(gydF4y2Ba51gydF4y2Ba,gydF4y2Ba63年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba64年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba65年gydF4y2Ba]。虽然表面粗糙度Si{100}减少NH的增加gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba哦,浓度,它不是纯KOH相比大大改变。如果{{110}的蚀刻表面充满曲折的模式。平均表面粗糙度(RgydF4y2Ba一个gydF4y2Ba铭刻在NH)的样本gydF4y2Ba_2gydF4y2BaOH-added 20 wt % KOH溶液并不像那些是明显不同的蚀刻在纯20 wt % KOH。这意味着如果{110}的蚀刻表面NH时明显不受影响gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba哦是添加到KOH溶液。蚀刻硅{111}面通常是非常顺利,因为它是一个慢的飞机在湿各向异性蚀刻剂蚀刻率。它从图可以很容易地观察到。gydF4y2Ba44gydF4y2Ba。修改KOH溶液的表面粗糙度影响轻微。定性比较各种添加剂的影响在TMAH蚀刻硅表面和KOH的解决方案提出了表gydF4y2Ba4gydF4y2Ba和gydF4y2Ba5gydF4y2Ba分别gydF4y2Ba。gydF4y2Ba这里可能会强调,蚀刻表面形态是一个强大的许多参数,如腐蚀温度的函数,蚀刻剂浓度、类型的添加剂,纯洁的腐蚀剂,多余的杂质合并过程中,硅表面的清洁度等。因此,在相同浓度蚀刻剂蚀刻表面形态和蚀刻温度可能会有所不同从一个实验,另一个到另一个实验室和一个实验室。gydF4y2Ba

正如前面所讨论的那样在腐蚀率”gydF4y2Ba腐蚀率gydF4y2Ba”一节,北半球gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba哦,是一种不稳定的解决方案,分解的碱性的解决方案。因此,腐蚀剂年龄的影响蚀刻表面粗糙度和形态学研究NH的最优组合gydF4y2Ba_2gydF4y2BaOH-added TMAH / KOH NH(即10%gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba哦,NH + 5 TMAH wt %和15%gydF4y2Ba_2gydF4y2BaOH-20 wt % KOH),它提供了最高的硅蚀刻速率,蚀刻表面形态有所改善。观察老化效应,同样的腐蚀溶液连续使用一周,实验是在固定的时间间隔。数据gydF4y2Ba45gydF4y2Ba,gydF4y2Ba46gydF4y2Ba,gydF4y2Ba47gydF4y2Ba显示的平均表面粗糙度和相应的形态如果{100},如果{110}和{111},分别在北半球gydF4y2Ba_2gydF4y2BaOH-added TMAH,而无花果。gydF4y2Ba48gydF4y2Ba,gydF4y2Ba49gydF4y2Ba,gydF4y2Ba50gydF4y2Ba呈现相同的Si{100},如果{110}和{111},分别在北半球gydF4y2Ba_2gydF4y2BaOH-added KOH (gydF4y2Ba50gydF4y2Ba,gydF4y2Ba51gydF4y2Ba,gydF4y2Ba60gydF4y2Ba,gydF4y2Ba61年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba62年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba63年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba64年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba65年gydF4y2Ba]。虽然腐蚀剂年龄影响蚀刻表面粗糙度和形态,它不是重要的像在前一节中提出腐蚀率。腐蚀率随年龄的腐蚀剂。因此建议北半球gydF4y2Ba_2gydF4y2BaOH-added TMAH / KOH应该使用后立即准备的解决方案来实现更高的腐蚀率和更好的蚀刻表面形态。gydF4y2Ba

削弱了gydF4y2Ba

散装材料的去除掩模边缘和凸角称为削弱。基于MEMS和NEMS (nanoelectromechanical系统)的传感器和执行器通常采用独立式结构悬臂梁、惯性横梁、横隔膜,等制造这种结构,削弱的现象是,删除下面材料的屏蔽层,最终导致独立结构(gydF4y2Ba1gydF4y2Ba,gydF4y2Ba2gydF4y2Ba,gydF4y2Ba3gydF4y2Ba,gydF4y2Ba4gydF4y2Ba,gydF4y2Ba5gydF4y2Ba,gydF4y2Ba6gydF4y2Ba,gydF4y2Ba118年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba119年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba120年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba121年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba122年gydF4y2Ba]。在微观结构的情况下自由端,削弱了在凸角是不可避免的。同时,凸角削弱不良制作台面结构应用在加速度计等传感器(gydF4y2Ba118年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba119年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba120年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba121年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba122年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba123年gydF4y2Ba]。各种方法已经提出休会削弱包括改变添加表面活性剂的腐蚀特点,采用角补偿方法提供了额外的面具在凸的凸角推迟蚀刻角落,等。gydF4y2Ba118年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba119年gydF4y2Ba]。减少悬浮结构的释放时间改善工业生产和/或减少结构的接触层蚀刻溶液,高削弱是不可避免的。因此,蚀刻剂成分提供高削弱在硅湿体微加工非常可取的。削弱在凸角长度(gydF4y2BalgydF4y2Ba)、蚀刻深度(gydF4y2BadgydF4y2Ba),腐蚀时间(gydF4y2BatgydF4y2Ba)用于定义削弱率(gydF4y2Bal / tgydF4y2Ba),并削弱比(gydF4y2Bal / dgydF4y2Ba),这是非常重要的参数估计的释放时间制造使用湿的悬臂结构各向异性蚀刻(gydF4y2Ba118年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba119年gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

研究削弱在Si{100}面,通常情况下,矩形掩模图案由< 110 >方向作为示意图Fig。gydF4y2Ba51gydF4y2Ba。计算削弱率和削弱比率,削弱长度测量沿< 110 >方向(即,gydF4y2BalgydF4y2Ba_{< 110 >gydF4y2Ba})。正如在前面所讨论的,吡嗪,美联社,唯有TMAH有效增加了腐蚀速率,提高表面平坦。然而,这些添加剂不影响显著削弱(gydF4y2Ba109年gydF4y2Ba]。图gydF4y2Ba52gydF4y2Ba显示了削弱在凸角如果没有和{100}面添加不同浓度的过硫酸铵(美联社)在70°C (10 wt % TMAHgydF4y2Ba109年gydF4y2Ba]。削弱比率为2.5 g / 500毫升,最佳的腐蚀速率和表面粗糙度,是几乎相同的纯TMAH溶液。数据gydF4y2Ba53gydF4y2Ba和gydF4y2Ba54gydF4y2Ba提出了削弱率(gydF4y2BalgydF4y2Ba_{< 110 >gydF4y2Ba}/ t)在纯和不同浓度的北半球gydF4y2Ba_2gydF4y2BaOH-added 5 wt % TMAH和20 wt % KOH,分别。NH的削弱率增加而增加gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba哦,浓度,一定浓度的NH后开始下降gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba哦。的TMAH,就当NH最大gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba哦,浓度达到10%,图中可以看到。gydF4y2Ba53gydF4y2Ba,而在KOH NH时达到最大值gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba哦浓度达到15%时,可以注意到在无花果。gydF4y2Ba54gydF4y2Ba。削弱的凸角发生由于高指数的出现飞机腐蚀过程中(gydF4y2Ba3gydF4y2Ba,gydF4y2Ba118年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba119年gydF4y2Ba]。因此削弱的增加表明,腐蚀速率高指数的飞机在NH时也显著提高gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba哦是添加到TMAH / KOH。削弱的增量是三倍以上的纯TMAH / KOH,这是非常有利的结构与底物的快速释放工业制造时间降到最低。削弱比(gydF4y2Bal / dgydF4y2Ba)可以削弱比率除以计算腐蚀速率。gydF4y2Ba

如果{110}晶片是一个主要的选择时,微观结构与垂直侧壁由{111}飞机制造使用湿的各向异性腐蚀[gydF4y2Ba124年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba125年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba126年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba127年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba128年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba129年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba130年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba131年gydF4y2Ba]。这些垂直侧壁出现在< 112 >方向形成一个菱形形状结构包含两种类型的凸角(锐角和钝角角落)见图。gydF4y2Ba55gydF4y2Ba。研究纯粹和NH的削弱gydF4y2Ba_2gydF4y2BaOH-added TMAH / KOH,削弱长度沿< 112 >方向测量两个锐角和钝角凸角。在严重削弱了利率(gydF4y2BalgydF4y2Ba_{一个gydF4y2Ba}/gydF4y2BatgydF4y2Ba)和钝角(gydF4y2BalgydF4y2Ba_ogydF4y2Ba/gydF4y2BatgydF4y2Ba)在不同浓度的NH凸角gydF4y2Ba_2gydF4y2BaOH-added TMAH介绍了无花果。gydF4y2Ba56gydF4y2Ba和gydF4y2Ba57gydF4y2Ba,分别。数据gydF4y2Ba58gydF4y2Ba和gydF4y2Ba59gydF4y2Ba显示了在严重削弱了利率(gydF4y2BalgydF4y2Ba_{一个gydF4y2Ba}/gydF4y2BatgydF4y2Ba)和钝角(gydF4y2BalgydF4y2Ba_ogydF4y2Ba/gydF4y2BatgydF4y2Ba)在不同浓度的NH角落gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba分别OH-added KOH。在这两种类型的蚀刻剂成分,削弱速度锐角和钝角角落NH的浓度显著增加gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba哦,增加和NH时达到最大值gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba哦,浓度达到一定值。定性的比较不同类型的添加剂对削弱的影响在TMAH凸角和KOH的解决方案提出了表gydF4y2Ba6gydF4y2Ba和gydF4y2Ba7gydF4y2Ba,分别。gydF4y2Ba

如果{111}飞机慢的蚀刻速率飞机在各种潮湿的各向异性蚀刻剂。因此如果{111}晶片很少使用MEMS制造的组件如果只使用湿的各向异性腐蚀。然而,它是非常有用的制作复杂结构使用深反应离子刻蚀(冲动)辅助湿各向异性腐蚀gydF4y2Ba132年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba133年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba134年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba135年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba136年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba137年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba138年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba139年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba140年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba141年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba142年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba143年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba144年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba145年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba146年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba147年gydF4y2Ba]。面具边缘对齐以及由{111}< 110 >方向的飞机。有六个在Si{111} < 110 >方向表面在{111}面出现腐蚀。如果面具边缘对齐以及非< 110 >方向,削弱了发生这对悬浮结构的制造是可取的。在矩形由< 110 >和< 112 >方向如果{111}薄片,削弱了在< 112 >方向继续沿< 110 >方向速度更快。因此削弱了研究非< 110 >方向,专业方向垂直于< 110 >方向(即< 112 >方向)是非常重要的。估计蚀刻时间删除下面材料制造的独立式结构如果{111}晶片,削弱了利率必须已知。探讨削弱率沿< 110 >方向在< 112 >面具边缘,一个面具模式形成的< 110 >和< 112 >方向采用如无花果所示。gydF4y2Ba60gydF4y2Ba。外侧削弱速度< 112 >面具边缘沿< 110 >方向(gydF4y2BalgydF4y2Ba_{< 110 >gydF4y2Ba}/gydF4y2BatgydF4y2Ba在TMAH)和基于KOH的解决方案提出了无花果。gydF4y2Ba61年gydF4y2Ba和gydF4y2Ba62年gydF4y2Ba,分别。削弱率增加而增加NH的浓度gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba哦在TMAH / KOH和时NH成了最高gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba哦在KOH TMAH浓度达到10%和15%。这个属性的NHgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOH-added TMAH /可以利用KOH暂停微观结构的快速释放Si{111}晶片。快(或更多)削弱面具边缘发生主要是由于高指数的出现蚀刻过程中飞机。蚀刻率的高指数面NH时改善gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba哦是添加到TMAH / KOH,削弱了利率在Si{111} < 112 >面具边缘表面增加NH的加法gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba哦在TMAH / KOH。解决方案提供高削弱比率控制之间的差距是非常有用的独立式结构和底部表面,如桥梁、comb-drive结构、微型陀螺仪(gydF4y2Ba140年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba141年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba142年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba143年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba144年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba145年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba146年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba147年gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

如果腐蚀率和削弱率结果被认为是在一起,NH 10%和15%gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba哦最优浓度达到改善蚀刻特性在5 wt % TMAH和20 wt % KOH,分别。老化的影响提出了无花果。gydF4y2Ba63年gydF4y2Ba和gydF4y2Ba64年gydF4y2Ba分别TMAH和KOH为基础的解决方案。从这些结果可以很容易地观察到,削弱了利率随腐蚀剂年龄的增加而减小。因此,建议使用NHgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOH-added TMAH / KOH制备后立即获得很高的削弱。gydF4y2Ba

NHgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOH-added TMAH / KOH提供高腐蚀率、高削弱和高腐蚀硅和SiO之间的选择性gydF4y2Ba_{2。gydF4y2Ba}腐蚀率高是有用的形成蛀牙/沟槽腐蚀时间少,而削弱率高是非常有用的硅片上悬挂结构的快速实现。高选择性蚀刻硅和SiO之间gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba非常有利于使用二氧化硅作为掩模以及结构层。NHgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOH-added TMAH / KOH极其适合使用SiO微观结构的形成gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba作为蚀刻掩模和结构层。最佳蚀刻剂微观结构制造的成分NH(即10%gydF4y2Ba_2gydF4y2BaNH + 5 wt % TMAH啊,15%gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba哦+ 20 wt % KOH)介绍了无花果。gydF4y2Ba65年gydF4y2Ba和gydF4y2Ba66年gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

各种方法提高硅的腐蚀率已经系统地回顾和讨论。超声搅拌在腐蚀过程中提高了腐蚀速率以及蚀刻表面形态。然而,由于机械声力应用于设备,脆弱的结构可能会损坏。微波辐照显著增加了腐蚀速率,但实验证明不足的准确性和可重复性的实验数据没有其他研究小组证实(或弘扬)微波辐射对硅的腐蚀速率的影响。gydF4y2Ba

蚀刻剂浓度显著影响腐蚀速率。有两种方法可以达到当地最大的腐蚀速率,都有优点和缺点。第一种方法是使用稀释KOH腐蚀硅或者TMAH解决方案。典型的浓度在一定范围10 - 20 wt %的KOH和2 - 5为TMAH wt %。优点是容易申请,缺点是适度增长的腐蚀速率和不可避免的出现micro-pyramids蚀刻表面粗糙度。第二种方法是蚀刻在沸点附近通常在145℃使用50 wt % KOH高度集中的解决方案。优点是可用的腐蚀率的顺序10μm /分钟,缺点是较低的氧化腐蚀选择性Si和面具要求选择屏蔽材料。gydF4y2Ba

蚀刻特性深受不同的添加剂。各种添加剂研究了提高硅的腐蚀速率。KOH溶液中添加氧化还原系统和配位剂有效地增加了腐蚀速率,但这些添加剂不是由其他研究人员进一步研究在潮湿的各向异性腐蚀,因此不是很常见。gydF4y2Ba

TMAH溶液中各种添加剂的影响,以保护铝层在潮湿的各向异性蚀刻步骤由几个研究小组调查。发现peroxodisulfate铵(美联社)作为最优添加剂获得零腐蚀率。美联社抑制山丘/金字塔的加入,同时增加硅的腐蚀速率。gydF4y2Ba

的NHgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba哦显著影响的腐蚀特点TMAH / KOH和提供最高的腐蚀率和削弱,这是可取的属性增加工业吞吐量结构时使用硅湿体微加工制作的。在本文中,NH的效果gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba哦TMAH / KOH浓度的腐蚀特征(如腐蚀率、蚀刻表面形态和削弱)是方法论上。此外,年龄腐蚀剂腐蚀特性的影响是系统地解释道。用于修饰或说明NH的主要结论gydF4y2Ba_2gydF4y2BaOH-added TMAH / KOH如下:gydF4y2Ba

• 当NH硅的腐蚀速率增加gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba哦,被添加到TMAH / KOH溶液。gydF4y2Ba

• NH的最佳浓度是10%和15%gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba哦是纳入5 wt % TMAH和20 wt % KOH,分别实现硅的腐蚀率高。gydF4y2Ba

• 之间的选择性蚀刻硅和二氧化硅(即Si / SiOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba)与NH的加入大大提高了gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba哦。因此,SiOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba薄膜可以作为一个面具/结构层微观结构的制造。gydF4y2Ba

• 如果{100}的腐蚀速率,如果Si{111}{110}和腐蚀剂年龄显著减少。因此建议使用蚀刻剂后立即准备解决方案。gydF4y2Ba

• 在纯TMAH / KOH,哦gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba和HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaO是活跃的物种,而北半球gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba哦,增加NH的活性物种gydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba^−gydF4y2Ba,哦gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba和HgydF4y2Ba_2gydF4y2Bao .氧气的哦gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba和NHgydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba^−gydF4y2Ba有很高的电负性和负责NH的腐蚀率高吗gydF4y2Ba_2gydF4y2BaOH-added TMAH / KOH溶液。gydF4y2Ba

• 的NHgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba哦,影响表面粗糙度和形态,但变化并不显著。gydF4y2Ba

• 腐蚀剂的老化不影响表面粗糙度。gydF4y2Ba

• 类似于腐蚀速率,NH的最佳浓度是10%和15%gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba哦要添加5 wt % TMAH和20 wt % KOH,分别得到削弱率最高,大大有利于快速释放微观结构的应用程序来开发MEMS-based设备。gydF4y2Ba

北半球gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba哦,可以被认为是一个更好的添加剂的碱性溶液达到改善硅的腐蚀率、高腐蚀选择性Si和SiO之间gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba,大大削弱了高凸角。然而,(NH羟胺的主要缺点gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba哦),它在本质上是不稳定的碱性溶液,这降低了腐蚀速率和腐蚀剂的年龄。因此,应该使用其制备后立即获得高腐蚀和削弱减少制造时间。gydF4y2Ba

老化效应可能是通过添加新的NH减少gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba哦,定期获得稳定的腐蚀速率。然而,它还没有确认实验,因此可以坚定地说。gydF4y2Ba

没有使用额外的数据和材料。gydF4y2Ba

财政支持科学与工业研究理事会(CSIR),新德里,印度是极大地承认。gydF4y2Ba

这项工作是支持的研究资助的科学与工业研究理事会(CSIR裁判:22 (0824)/ 19 / EMR-II, 0527 / NS),新德里,印度。gydF4y2Ba

作者和联系gydF4y2Ba

1. 微机电系统和微/纳米系统实验室,物理系,印度理工学院海得拉巴,印度海德拉巴gydF4y2Ba

   Prem Pal Veerla Swarnalatha & Avvaru Venkata Narasimha RaogydF4y2Ba

2. 机械和航空航天工程,印度理工学院海得拉巴,印度海德拉巴gydF4y2Ba

   Ashok Kumar PandeygydF4y2Ba

3. Deptartment机械工程、爱知理工学院、日本丰田gydF4y2Ba

   Hiroshi田中gydF4y2Ba

4. 工业技术研究所,爱知技术研究所、日本丰田gydF4y2Ba

   Kazuo佐藤gydF4y2Ba

贡献gydF4y2Ba

PP带头准备手稿和文献调查,AVNR VS帮助收集数据,绘制图表,画电路图,正义与发展党,HT和KS写手稿和编辑的不同部分的手稿。所有作者阅读和批准最终的手稿。gydF4y2Ba

相应的作者gydF4y2Ba

对应到gydF4y2Ba但是过犹不及的朋友gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

相互竞争的利益gydF4y2Ba

作者宣称没有利益冲突。gydF4y2Ba

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