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本研究研究了濕法蝕刻下硅晶片背面的表面特性，測(cè)量分析表面形狀、表面電阻、測(cè)量范圍下的表面粗糙度，分物理特性和電特性，對(duì)比分析相關(guān)關(guān)系，并最終確定，目的提高產(chǎn)品的電特性，采用P-type晶片蝕刻，蝕刻溶液以氫氟酸、硝酸為基礎(chǔ)，以醋酸為添加劑。
本研究使用的晶片是利用Czochralski法生長(zhǎng)成單晶硅烷晶片，向晶方向生長(zhǎng)制備而成，是添加了13族元素硼(B)的p-type，比電阻為1~10ohm·cm，厚度為600μm，制作完成后前表面進(jìn)行了聚能處理，后表面進(jìn)行了磨邊處理，蝕刻溶液的制備如下: 分別為氫氟酸、硝酸和醋酸，各自濃度分別為55、60和99.85 wt%。 將硝酸和乙酸固定為8wt.%，氫氟酸變?yōu)?8、30、32、34和36wt.%，其余量為超純。 每個(gè)樣品名與氫氟酸濃度相匹配，分別為HF28、HF30、HF32、HF34、HF36，制備了蝕刻溶液，然后將硅晶片滴定到蝕刻溶液中進(jìn)行了蝕刻，?此時(shí)，蝕刻時(shí)間保持在10分鐘，蝕刻溫度保持在40℃，蝕刻前后用18MΩ的超純水對(duì)晶片進(jìn)行了清洗，干燥采用了氣動(dòng)干法。
主要分為物理特性和電氣特性進(jìn)行了測(cè)量和分析，物理特性再測(cè)量了表面形貌和表面粗糙度，電特性則用硅晶片的表面電阻和比電阻測(cè)量進(jìn)行，首先在表面形貌測(cè)量上分宏觀和微觀兩個(gè)區(qū)域進(jìn)行，區(qū)域用AFM進(jìn)行了測(cè)量，表面粗糙度測(cè)量用AFM和α-step，宏觀區(qū)域用α-step，微觀區(qū)域用AFM進(jìn)行了測(cè)量，電特性利用表面電阻測(cè)試儀對(duì)面電阻和比電阻進(jìn)行了測(cè)量分析。
為了測(cè)量大區(qū)域（1000μm）的表面粗糙度，利用薄膜厚度測(cè)量設(shè)備測(cè)量時(shí)掃描方向?yàn)閺淖蟮接覓呙?，掃描距離為1000μm，掃描速度為20μm/sec，cutoff設(shè)置為80μm。蝕刻的硅晶片比電阻的測(cè)量利用了創(chuàng)敏科技公司的表面電阻測(cè)量?jī)x，利用4點(diǎn)探頭進(jìn)行測(cè)量，常規(guī)方法有單排和雙排測(cè)量法，本研究中的測(cè)量方法采用了單排，該結(jié)構(gòu)采用兩端的雙排測(cè)量法，在探頭上進(jìn)行電壓認(rèn)可，在中間兩個(gè)探頭上進(jìn)行測(cè)量的方法，不是自動(dòng)測(cè)量方法，而是將電流認(rèn)可恒定為100mA來(lái)測(cè)量電壓降，其原因是如果每個(gè)晶片都有不同的電流認(rèn)可，就會(huì)產(chǎn)生很大的誤差。
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圖4.1
圖4.1是觀察晶片在蝕刻前后剖面的SEM照片，從剖面圖像測(cè)量晶片的厚度，晶片的厚度變化隨氫氟酸濃度的增加從615.63下降到567.50、508.77、397.50、356.27和342.50μm，并在表4.1中總結(jié)了各樣品蝕刻后的溫度變化和蝕刻速度。如表4.1所示，HF28~HF36的蝕刻后溫度增加到42、46、57、60和60℃，蝕刻速率增加到4.81、10.69、21.81、25.94和27.31μm/min。
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表4.1 不同蝕刻條件下各樣品的結(jié)果
因此，隨著氫氟酸濃度的增加，溫度增加的原因是二次反應(yīng)硅氧烷降解速率增加，所有被蝕刻的樣品中硝酸量相同，因此硅氧烷的生成速率可說(shuō)是相同的，而且氫氟酸量也增加了，?隨著增加，分解速度就會(huì)增加，特別是在HF32中，蝕刻速度急劇增加的原因可以用生成速度和分解速度達(dá)到平衡來(lái)解釋?zhuān)贖F36中，蝕刻速度再次降低的原因可以用硅氧烷的生成速度恒定來(lái)解釋。
本研究對(duì)濕法蝕刻硅晶片所獲得的物理特性與電特性的關(guān)系進(jìn)行了研究。首先，濕法蝕刻時(shí)，隨著氫氟酸濃度的增加，蝕刻速度和厚度變化都有所增加，在HF32及HF34中出現(xiàn)了最大的厚度減少和蝕刻速度增加。在窄區(qū)域（10μm2）測(cè)量表面粗糙度（Ra）的情況下，實(shí)際測(cè)量的比電阻與理論預(yù)測(cè)值最一致，最大誤差在HF36為4.23%；在較寬區(qū)域（40μm2），測(cè)量的比電阻與，理論預(yù)測(cè)值的差異也最大為14.09%，并且在最大的1000μm區(qū)域確定誤差增加。因此，隨著在狹窄區(qū)域準(zhǔn)確地測(cè)量表面粗糙度，可以準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)非電阻。第四，在獲得表面電阻得到的比電阻數(shù)據(jù)的情況下，如果知道蝕刻的晶片在狹窄區(qū)域的表面粗糙度，則比電阻是可預(yù)測(cè)的，用寬區(qū)域的表面粗糙度值很難預(yù)測(cè)比電阻。?