【单晶硅在KOH和KOH-IPA溶液中的各向异性蚀刻特性】
为了形成膜结构 ， 单晶硅片已经用氢氧化钾和氢氧化钾-异丙醇溶液进行了各向异性蚀刻 ， 观察到蚀刻速率强烈依赖于蚀刻剂温度和浓度 ， 用于蚀刻实验的掩模图案在硅晶片的主平面上倾斜45° 。 根据图案方向和蚀刻剂浓度观察到不同的蚀刻特性 ， 当氢氧化钾浓度固定为20 wt%时 ， 在80℃以上的蚀刻温度下观察到U形槽的蚀刻形状 ， 在80℃以下观察到V形槽的蚀刻形状 ， 蚀刻硅表面产生的小丘随着蚀刻剂温度和浓度的增加而减少 。
为了了解单晶硅的KOH溶液和KOH-IPA混合用液的各向异性湿式蚀刻特性 ， 利用CZ法生长的4英寸(100) n型硅片 。 首先 ， 形成了湿式氧化方式购买的硅(SiO2)膜4300 A ， 为了提高PR与氧化硅膜的附着力 ， 首先涂上了HMDS(己烯)溶液 ， 感光液涂层后 ， 利用对流式OVEN在90℃~ 10分钟进行热处理(soft bake) ， 这一过程增加了涂层后残留的溶剂 ， 增加了感光液与晶片之间的粘合 。 将显影液DPP-100在室温下按原液原样使用 ， 显影了1分钟 。 现象结束后 ， 晶片在120℃下热处理10分钟 ， 防止感光膜受损 。
在此过程中 ， 将准备好的晶片切割成0.5 × 0.5 cm2大小 ， 然后将切割的硅标本切割成BOE在溶液中浸泡5分钟 ， 根据面膜模式冷却氧化膜 ， 随后用PPS-100N stripper溶液去除了感光膜 ， 此时 ， 硅晶片上残留的氧化膜层对KOH溶液起到面膜作用 ， 为了进行各向同性湿式蚀刻实验 ， 制作了图1各向异性蚀刻实验装置 ， 蚀刻装置为了保持蚀刻溶液的温度和浓度不变 ， 采用了恒温调制的重汤方式 ， 恒温组使用电热器和全度调节器 ， 可在室温下控制200℃范围内的全度 ， 使用硅油的重汤方式 ， 蚀刻溶液的温度偏差为5℃’的精度 。
用JEOL模型TSM 6400扫描型电子显微镜观察各向异性湿式蚀刻硅标本的形态 ， SEM电子的加速电压为20 keV在SEM观察时 ， 硅标本垂直于图案形状切割 ， 用样品的截面观察测量蚀刻速率 ， 同时通过蚀刻地板面观察 ， 调查了hillock、蚀刻形态等 。 并观察了蚀刻速度的变化 ， KOH溶液的浓度从10~30 w%变化 ， 但可以看出 ， 蚀刻速度看不到 ， 而严重依赖于蚀刻溶液的温度 ， 这样 ， 不管浓度如何 ， 温度越高 ， 食角速度就越大 。
图2是根据KOH浓度和温度的不同 ， 食用角速度 ， 比较2(a)和(b) ， 在低温(60℃)下可以非常准确地预测 ， 但在高温(80℃)下 ， 预测比实际蚀刻速度大10%左右 ， 对KOH溶液的浓度和温度 ， 用SEM观察了湿式蚀刻地板表面的粗糙度和蚀刻形态 ， 蚀刻的地板表面的粗糙度呈现出温度和浓度越低越粗糙的趋势 。 如图2(a)的图表所示 ， KOH溶液对硅的蚀刻角速度差异很小 ， 但与使用20 w%浓度的KOH溶液相比 ， 底面的粗糙度为30 w%的浓度时 ， 结果良好 。 这样 ， 浓度的增加改善地板表面粗糙度的倾向随着温度的升高而更加明显 。
通常以金字塔形状出现 ， 根据蚀刻溶液的温度和浓度 ， 有时会出现不同的形状 。 另一方面 ， 由于蚀刻的表面和侧面的角度不同 ， 一部分崩塌的情况也会发生 ， 这样倒塌的部分很快就会被冷却下来 ， 形成平坦的一面 。 另外 ， 如果食角速度慢 ， hillock的密度会增加 ， 相反 ， 食角速度快 ， hillock会减少 ， 原因是食角速度重 ， 就会减少(100)和(110)的食角比例 。 观察到 ， KOH溶液浓度高时 ， Hillock密度高 ， 但大小小 。
为了实现成员通道结构 ， 使用含有KOH的两种溶液进行了单晶硅晶片的各向异性湿式蚀刻 ， 并考察了每种蚀刻溶液的蚀刻特性 。 实验结果表明 ， 蚀刻液的温度和浓度、图案和晶片结晶度的日值等影响了蚀刻特性 ， 其中蚀刻速率随KOH、KOH-IPA的浓度和温度变化很大 。 KOH-IPA混合溶液用于降低蚀刻速率 ， 在蚀刻速率降低的同时 ， 蚀刻地板表面的粗糙度趋于恶化 ， 观察到对纯KOH溶液的各向异性湿式蚀刻在30° w % 80 ~ 90℃温度范围内的最佳特性 ， 可看出蚀刻形态呈水直形态 ， 底部不粗糙 ， 平坦 。 当KOH溶液的蚀刻温度低于80℃时 ， 根据结晶取向得到了V-groove结构 。
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