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引言

? ? ? 本文報道了1wt%氫氧化鉀溶液中Si{100}濕蝕刻的蝕刻特性。蝕刻速率隨著溫度在90度以下的升高而逐漸增加 C. 接近沸溫度（100℃）時蝕刻速率低于90℃ C. 在1wt%KOH溶液中的最大蝕刻速率約為1μm/min。研究發(fā)現(xiàn)，這個比率是切實可行的。然而，微金字塔出現(xiàn)在蝕刻的表面。作為硅各向異性濕法蝕刻的代表性蝕刻液， 使用氫氧化鉀（KOH:毒物）或氫氧化四甲基銨（TMAH:毒物）水溶液。

? ? ? 這次，評價了使用1wt%KOH水溶液時的蝕刻速度及蝕刻表面外觀，把握了加工特性的特征，因此進行報告。

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實驗

? ? ? 實驗方法蝕刻裝置是將蝕刻槽、加熱器、溫度計以及攪拌器的表面作為聚四氟乙烯材料，直接浸入液體中的構造。

? ? ? 通過該裝置，可以將蝕刻液的溫度控制調整到±0.2℃以內。作為試料，使用了將P型Si{100}晶圓切成1邊1cm的四角形的小片。在芯片上，蝕刻部分形成了1邊約1mm的四角形圖案等。蝕刻前浸入1%HF水溶液中，除去表面的自然氧化膜。之后，進行了所希望的時間的蝕刻。蝕刻完成后，水洗，干燥，用激光顯微鏡評價蝕刻深度，用光學顯微鏡評價蝕刻表面外觀。蝕刻液使用1wt%KOH水溶液，蝕刻溫度設定在60～100℃的范圍內。蝕刻時間設定為蝕刻深度為20μm以上。

? ? ? ?圖2顯示了1wt%KOH水溶液中的蝕刻速度的溫度依賴性。雖然蝕刻速度有偏差，但是到90℃為止，隨著蝕刻溫度的上升而增加。但是，在100℃（基本處于沸騰狀態(tài)）下進行蝕刻時，蝕刻速度有下降的傾向。

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圖2 蝕刻溫度對硅蝕刻速率?

? ? ? 在圖3中，關于蝕刻速度降低的100℃下的蝕刻數據，所以考慮到有其他的因素，在計算蝕刻的活性化能時將其排除在外。

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圖3降低蝕刻速度數據

? ? ? 蝕刻溫度為60～90℃的蝕刻活化能， 計算出10.7（kJ/mol）。10重量%以上的KOH水溶液的活化能為50～60（kJ/mol）。 溶解時電子交換的過程是決定速度的反應限速（1）。在這次的1wt%KOH水溶液中， 活性化能的值比高濃度的要小， 可以認為，由于蝕刻反應物質不足等原因引起的擴散的影響也對速度產生了影響。

? ? ? ?圖4 這是在蝕刻溫度80℃及100℃下的蝕刻表面的光學顯微鏡觀察像。照片的黑色部分是蝕刻表面上出現(xiàn)的被稱為微金字塔的凹凸。100℃的情況下，蝕刻面整體也會產生小的凹凸。 是充滿了微金字塔的狀態(tài)。在這里，微金字塔是指由于蝕刻的結晶各向異性而在表面產生的細微凹凸。

? ? ? 圖5顯示了微金字塔產生的主要原因。①微掩膜（氣泡，雜質）的存在②深度方向{100}面的速度快③斜面{111}面的速度慢（幾乎為零）④棱線部{110}面的速度慢的條件都具備的話，就會產生微金字塔。

? ? ? 微金字塔是由蝕刻速度小的{111}面構成的，因此作為100℃下蝕刻速度降低的原因，可以認為是微金字塔在蝕刻表面的一面產生的原因。

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討論和總結

? ? ? 這次，作為Si各向異性濕法蝕刻綠色工藝研究的一部分，我們評估了使用1wt%KOH水溶液時的蝕刻速度和蝕刻表面外觀。

結果，當溫度升高到90℃時，蝕刻速度增加，但當溫度升高到100℃時，蝕刻速度降低。 另外，60~90℃蝕刻溫度范圍的蝕刻活化能為10kJ/mol左右，與使用高濃度KOH水溶液的蝕刻相比，我們認為它已經進入了擴散速率控制的區(qū)域。

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