摘要

在 KOH 水溶液中进行湿法化学蚀刻期间，硅 (1 1 1) 的绝对蚀刻速率已通过光学干涉测量法使用掩膜样品进行了研究。蚀刻速率恒定为0.62 ± 0.07 µm/h 且与 60 时 1–5 M KOH 溶液的碱浓度无关 ◦C。仅在碱性浓度越低，蚀刻速率越低。添加异丙醇会略微降低绝对蚀刻速率。在标准 KOH 溶液中蚀刻反应的活化能为 0.61 ± 0.03 eV 和0.62 ± 0.03 eV，向溶液中加入 1 M 异丙醇。这表明反应确定受反应动力学影响，而不是受输运限制。在所有情况下，表面都被浅蚀刻坑覆盖，与晶体中的缺陷无关。这意味着决定蚀刻速率的实际因素是这些凹坑底部新空位岛的二维成核。该过程可能由反应产物的局部积累催化，其优先发生在掩模边缘附近。

介绍

硅的各向异性湿法化学蚀刻是一种广泛使用的工艺，也是微机电系统 (MEMS) 制造中的重要步骤 [1–5]. 该工艺基于硅晶体的 10 0 和 11 0 面与 11 1 面之间蚀刻速率的显着差异 . 由于 Si-11 1平面是KOH溶液中蚀刻最慢的平面湿化学各向异性蚀刻通常应用于掩膜 (1 1 0) 和 (1 0 0) 晶片，从而产生由 11 1 平面包围的复杂三维结构。蚀刻过程中最慢的 11 1 面与硅的其他两个晶向之间的蚀刻速率差异也称为各向异性比，这是决定 MEMS 质量的主要因素。与快速蚀刻 (1 0 0) 和 (1 1 0) 平面相比，仍然缺乏对“精确”定向 (1 1 1) 面的绝对蚀刻速率的了解。除了 (1 0 0) 和 (1 1 0) Si 晶片的加工之外，Si-11 1 蚀刻的知识对于 (1 1 1) 取向晶片的加工也很重要，作为获得光滑表面和不同各种独立的微观结构。

实验步骤

样品制备

所有样品均由 Czochralski 生长的 4 英寸制备。Okmetic 提供的 (1 1 1) 取向 p 型硅片（掺硼，电阻率 5–10 K cm，直径 100 ± 0.5 mm，厚度525 25 µm，定向误差