湿法化学腐蚀
湿法刻蚀工艺技术
湿法刻蚀工艺技术湿法刻蚀是半导体制造工艺中常用的一种加工技术，用于制备微小器件和芯片表面的纹理。
湿法刻蚀工艺技术的基本原理是利用化学反应将半导体表面的材料溶解或腐蚀掉，以形成所需的纹理或结构。
湿法刻蚀的关键是控制刻蚀剂的组成、浓度和刻蚀时间等参数，以实现对半导体材料的精确刻蚀。
常用的刻蚀剂有酸、碱和氧化剂等。
其中，酸性刻蚀剂主要用于硅和多晶硅的刻蚀，碱性刻蚀剂主要用于氮化硅和金属的刻蚀，氧化剂则常用于二氧化硅的刻蚀。
湿法刻蚀工艺技术的步骤通常包括：清洗、预处理、刻蚀和中和等。
首先，需要将待刻蚀的材料进行清洗，以去除表面的杂质和污染物。
然后，进行预处理，包括表面活化和掺杂等步骤，以提高材料的表面质量和电学性能。
接下来，将材料浸泡在刻蚀液中，通过调节刻蚀液的组成和浓度，来控制刻蚀速率和形成的纹理结构。
在刻蚀过程中需要不断搅拌和加热刻蚀液，以保证刻蚀效果的均匀性和稳定性。
最后，对刻蚀后的样品进行中和处理，以去除刻蚀剩余物质的残留。
湿法刻蚀工艺技术在半导体制造中有广泛的应用。
它可以用于制备微细结构，如微孔、微沟槽和微凸起等，用于制备电路和芯片的掩模板。
同时，湿法刻蚀还可以用于改变半导体材料的光学性质和表面形貌，用于制备太阳能电池、光学器件和显示器件等。
湿法刻蚀工艺技术的优点是加工精度高、刻蚀速度快、成本较低，同时具有良好的选择性和均匀性。
然而，湿法刻蚀也存在一些缺点，如对环境的污染、刻蚀剂的废液处理问题等。
在实际应用中，需要注意安全操作，严格控制刻蚀参数，以保证刻蚀效果的稳定性和可靠性。
总的来说，湿法刻蚀工艺技术是半导体制造中常用的一种加工技术，可以实现对半导体材料的精确刻蚀。
它在微电子、光电子和新能源等领域具有重要的应用价值，对推动科技进步和经济发展起到重要作用。
湿法化学腐蚀在GaN基材料中的应用
Ａｐ ｌ ａ ｉｎ ｏ ｅ ｐ ｉ ｔｏ ｆＷ ｔＣｈｅ ｉａ ｃ ｉ ｇ ｉ Ｎ－ ａ ｅ ａ ｅ ｉ ｌ ｃ ｍ ｃ ｌＥｔｈ ｎ ｎ Ｇａ ｂ ｓ ｄ Ｍ ｔｒａｓ
ＣＨＥ ｉ，ＸＵ Ｊｎｔｎ ，Ｗ ＡＮＧ Ｌ ｎ ，Ｌ ａ ｇｙ ｎ Ｎ Ｊｅ ｉ— ｇ ｏ ｉｇ ＩＸｉｎ －ａ ｇ，Ｚ ＨＡＮＧ Ｙａ ｎ （ ｔｅＫ ｙＬ ｂｒｔ ｅ ｆ ｒ ｓｕｅ ｅｈ ｏ ｇ ，Ｓａｇａ Ｉｓｔｔ ｏ Ｔ ｃｎｃｌ ｈｓ ｓ Ｓ ｔ ｅ ａｏａ ｒ ｓｏ Ｔａ ｄ ｃｒ ｃｎｌ ｙ ｈｎｈ ｉｎｔｕｅ ｆ ｅｈｉ ｙｉ ， ａ ｏ ｉ ｎ Ｔ ｏ ｉ ａＰ ｃ
维普资讯
第３ ７卷 增刊
２０ ０ ７年 ９月
激 光 与 红 外
Ｉ Ｓ ＆ Ｉ ＲＡＲＥ Ａ ． ７， ｕ ｐ ｅ ｎ Ｓ ｐｅ ｂ ｒ ２ ０ ｅ ｔｍ ｅ ，０ ７
文章 编号 ：０ １ ０ ８ ２０ ） 刊 － ６ －３ １０ － ７ （０ ７ 增 ０ １ ５ ９ ０
湿法 化 学腐 蚀 在 Ｇ Ｎ基 材 料 中 的应 用 ａ
陈 杰 ， 许金通 ， 玲 ， 向阳， 王 李 张 燕
干法刻蚀和湿法刻蚀
1 干法刻蚀和湿法刻蚀干法刻蚀是把硅片外表暴露于空气中产生的等离子体，等离子体通过光刻胶中开出的窗口，与硅片发生物理或化学反响，从而去掉暴露的外表材料。
湿法腐蚀是以液体化学试剂以化学方式去除硅片外表的材料。
2刻蚀速率是指在刻蚀过程中去除硅片外表材料的速度，通常用。
A/min表示刻蚀速率=T/t(。
A/min)其中T=去掉的材料厚度t=刻蚀所用的时间为了高的产量，希望有高的刻蚀速率。
3刻蚀选择比指的是同一刻蚀条件下一种材料与另一种刻蚀材料相比刻蚀速率快多少。
他定义为被刻蚀材料的刻蚀速率与另一种材料的刻蚀速率的比。
干法刻蚀的选择比低，通常不能提供对下一层材料足够高的刻蚀选择比。
高选择比意味着只刻除想要刻去的那层。
4干法刻蚀的主要目的完整的把掩膜图形复制到硅片外表上。
优点：刻蚀剖面是各向异性，具有非常好的侧壁剖面控制，好的CD控制最小的光刻胶脱落或粘附问题好的片内，片间，批次间的刻蚀均匀性较低的化学制品使用和处理费用缺乏：对下层材料的差的刻蚀选择比，等离子体带来的器件损伤和昂贵的设备。
5化学机理：等离子体产生的反响元素与硅片外表的物质发生反响，为了获得高的选择比，进入腔体的气体都经过了慎重选择。
等离子体化学刻蚀由于它是各向同性的，因而线宽控制差。
物理机理：等离子体产生的带能粒子在强电场下朝硅片外表加速，这些离子通过溅射刻蚀作用去除未被保护的硅片外表材料。
6根本部件：发生刻蚀反响的反响腔，一个产生等离子体的射频电源，气体流量控制系统，去除刻蚀生成物和气体的真空系统。
氟刻蚀二氧化硅，氯和氟刻蚀铝，氯，氟和溴刻蚀硅，氧去除光刻胶。
7z微波鼓励源来产生高密度等离子体。
ECR反响器的一个关键点是磁场平行于反映剂的流动方向，这使得自由电子由于磁力的作用做螺旋形运动。
当电子的盘旋频率等于所加的微波电场频率时，能有效把电能转移到等离子体中的电子上。
这种振荡增加了电子碰撞的可能性，从而产生高密度的等离子体，获得大的离子流。
湿法腐蚀
比如阳极自停止腐蚀pn结自停止腐蚀异自停止腐蚀重掺杂自停止腐蚀无电极自停止腐蚀还有利用光电效应实现自停止腐蚀等等
湿法腐蚀是将与腐蚀的硅片置入具有确定化学成分和固定温度 的腐蚀液体里进行的腐蚀。硅的各向同性腐蚀是在硅的各个腐 蚀方向上的腐蚀速度相等。比如化学抛光等等。常用的腐蚀液 是HF-HNO3腐蚀系统，一般在HF和HNO3中加H2O或者 CH3COOH。与H2O相比，CH3COOH可以在更广泛的范围 内稀释而保持HNO3的氧化能力，因此腐蚀液的氧化能力在使 用期内相当稳定。硅的各向异性腐蚀，是指对硅的不同晶面具 有不同的腐蚀速率。比如， {100}/{111}面的腐蚀速率比为 100：1。基于这种腐蚀特性，可在硅衬底上加工出各种各样 的微结构。各向异性腐蚀剂一般分为两类，一类是有机腐蚀剂， 包括EPW（乙二胺，邻苯二酸和水）和联胺等。另一类是无 机腐蚀剂，包括碱性腐蚀液，如：KOH，NaOH，LiOH， CsOH和NH4OH等。 在硅的微结构的腐蚀中，不仅可以利用各向异性腐蚀技术 控制理想的几何形状，而且还可以采用自停止技术来控制腐蚀 的深度。比如阳极自停止腐蚀、PN结自停止腐蚀、异质自停 止腐蚀、重掺杂自停止腐蚀、无电极自停止腐蚀还有利用光电 效应实现自停止腐蚀等等。
MEMS湿法腐蚀工艺和过程
第8章 MEMS湿法腐蚀工艺和过程David W. Burns摘要：通过光刻胶或硬掩膜窗口进行的湿法化学腐蚀在MEMS器件制造的许多工艺过程中大量存在。
本章针对400多种衬底和淀积薄膜的组合介绍了800多种湿法腐蚀配方, 着重介绍了在大学和工业界超净间中常见的实验室用化学品。
另外给出了600多个有关选择或开发制造MEMS器件的新配方的文献。
也给出了近40个内部整合的材料和腐蚀特性的图表，方便读者迅速寻找和比较这些配方。
有关目标材料和腐蚀特性的缩略语为方便比较都进行了统一。
腐蚀速率和对其他材料的腐蚀选择性也给出了。
除了重点讨论在MEMS领域常用的硅和其他常用材料外，III-V化合物半导体和更新的材料也有涉及。
本章讨论主题涉及湿法腐蚀原理与过程；整合湿法腐蚀步骤的工艺方法；湿法腐蚀过程的评估和开发及侧重安全的设备和向代工厂转移的预期；氧化物，氮化物，硅，多晶硅，和锗各向同性腐蚀；标准金属腐蚀；非标准绝缘介质，半导体和金属腐蚀；光刻胶去除和硅片清洗步骤；硅化物腐蚀；塑料和聚合物刻蚀；硅各向异性刻腐蚀，体硅和锗硅自停止腐蚀；电化学腐蚀和自停止；光助腐蚀和自停止；薄膜自停止腐蚀；牺牲层去除；多孔硅形成；用于失效分析的层显；缺陷判定；针对湿法化学腐蚀的工艺和过程，给出了几个实际的案例。
对器件设计人员和工艺研发人员，本章提供了一个实际和有价值的指导，以选择或发展一个对许多类型MEMS和集成MEMS器件的腐蚀。
D．W．BurnsBurns Engineering, San Jose, CA, USAe-mail:dwburns@8.1引言很少有微机械化或集成化的器件是在没有进行一些湿法化学处理的情况下开发或制造的。
不管器件是否是电气的，机械的，电子的，集成的，光学的，光电子学的，生物的，聚合的，微流控的传感器或执行器，有关这些器件的制造工艺或过程的替换决定将对最终的技术和商业成功有重要影响。
这些器件通常在硅衬底、化合物半导体、玻璃、石英、陶瓷或塑性材料上制造，可能涉及在这些材料上淀积一层或多层薄膜并光刻和腐蚀。
湿法冶金中的防腐问题
湿法冶金中的设备防腐材研1409班周恒2014200534摘要：简要介绍了湿法冶金的国内外发展史及其原理与技术，并阐述了湿法冶金行业中存在的腐蚀问题，最后着重列举了使用耐腐蚀材料、选用重防腐涂料和采用防腐衬里这三个防腐措施，并分别针对每种防腐措施进行了对比与讨论。
关键词：湿法冶金设备防腐湿法冶金是在一定的温度压力下将某种溶剂与金属矿石接触，把矿石中的有用金属溶解出来，再从溶液中提取有用金属的技术［1］。
现代的湿法冶金几乎涵盖了除钢铁以外的所有金属提炼。
在锌、铝、铜、铀等金属的冶炼过程中占很重要的地位，世界上全部的氧化铝、氧化铀、约74%的锌、近12%的铜都是用湿法冶金技术生产的。
较之传统的火法冶金，湿法冶金的优势在于：①湿法冶金过程选择性强；②利于综合回收有价元素；③更为清洁环保（无高温、无粉尘、毒气排放少）；④可以提取火法冶金所不能处理的处理低品位复杂矿和稀有金属［2-3］。
因此，湿法冶金具有广泛的应用前景，研究湿法冶金过程中的设备防腐问题也就极为重要。
1.湿法冶金简介1.1 湿法冶金的国内外发展史追溯历史，早在公元前206年，即在西汉时期，中国就已经运用胆铜法提取铜［4］。
在刘安所著《淮南万毕术》中记载有“曾青得铁则化为铜”，其含义是把铁片放入硫酸铜溶液或其它铜盐溶液中，可以置换出单质铜。
这种方法是现代湿法冶金先驱。
而国外关于湿法冶金的记载则最早出现在十五世纪。
在Paracelsus的《关于炼金术的药剂书》中提到，如果把匈牙利的各种生铁制品在适合的季节里放入一种泉水中，它们就会腐蚀为一种“铁锈”。
多年来，湿法冶金技术发展缓慢，只是作为火法冶金的一个辅助手段而存在。
因为，现代的大规模湿法加工需要大量的电力供应，并且为了满足湿法加工的要求而设计的泵、搅拌器、压力釜和空气压缩机都是较为近代的设备。
直到第二次世界大战后，火法冶金不能提取核武器的原料铀，湿法冶金技术才得以迅速发展。
上世界60年代末至70年代初，学术界更出现了研究无污染冶金的高潮。
9.2 刻蚀技术-湿法刻蚀
9刻蚀技术—湿法刻蚀19.2 湿法刻蚀湿法腐蚀是化学腐蚀，晶片放在腐蚀液中（或喷淋），通过化学反应去除窗口薄膜，得到晶片表面的薄膜图形。
湿法刻蚀大概可分为三个步骤：①反应物质扩散到被刻蚀薄膜的表面②反应物与被刻蚀薄膜反应③反应后的产物从刻蚀表面扩散到溶液中，并随溶液排出。
湿法腐蚀特点湿法腐蚀工艺简单，无需复杂设备保真度差，腐蚀为各向同性，A=0，图形分辨率低 选择比高均匀性好清洁性较差湿法刻蚀参数参数说明控制难度浓度溶液浓度，溶液各成份的比例最难控制，因为槽内的溶液的浓度会随着反应的进行而变化时间硅片浸在湿法化学刻蚀槽中的时间相对容易温度湿法化学刻蚀槽的温度相对容易搅动溶液的搅动适当控制有一定难度批数为了减少颗粒并确保适当的浓度强度，相对容易一定批次后必须更换溶液9.2.1 硅的湿法腐蚀各向同性腐蚀Si+HNO3+6HF → H2SiF6+HNO2+H2O+H2硅的各向异性腐蚀技术 各向异性(Anisotropy)腐蚀液通常对单晶硅(111)面的腐蚀速率与(100)面的腐蚀速率之比很大（1：400）； 各向异性腐蚀Si+2KOH+H2O →K2SiO3+H2O各向异性腐蚀液腐蚀液：无机腐蚀液：KOH, NaOH, LiOH, NHOH等；4有机腐蚀液：EPW、TMAH和联胺等。
常用体硅腐蚀液：氢氧化钾(KOH)系列溶液；EPW(E：乙二胺，P：邻苯二酚，W：水)系列溶液。
硅以及硅化合物的典型腐蚀速率9.2.2 二氧化硅的湿法腐蚀262262SiO HF SiF H O H +→++HFNH F NH +↔34影响刻蚀质量的因素主要有：①黏附性光刻胶与SiO 2表面黏附良好，是保证刻蚀质量的重要条件②二氧化硅的性质③二氧化硅中的杂质④刻蚀温度⑤刻蚀时间9.2.3氮化硅的湿法腐蚀•加热180℃的H 3PO 4溶液或沸腾HF 刻蚀Si 3N 4•刻蚀速率与Si 3N 4的生长方式有关9.2.4 铝的湿法腐蚀3 23222Al 6HNO Al O 3H O 6NO +→++233442Al O 2H PO 2AlPO 3H O+→+9.2.5 铬的湿法腐蚀1、酸性硫酸高铈刻蚀4224324326()3()()Cr Ce SO Ce SO Cr SO +→+2、碱性高锰酸钾刻蚀42424226283324KMnO Cr NaOH K MnO Na MnO NaCrO H O++→+++3、酸性锌接触刻蚀()2424232Cr 3H SO Cr SO 3H +→+↑42242442424()CeOSO +H SO CeOSO 3Ce()SO Ce SO H O H O OH H +→+→↓+硫酸高铈易水解9.2.6 湿法刻蚀设备湿法刻蚀工艺的设备主要由刻蚀槽、水洗糟和干燥槽构成。
Wet_etching湿法腐蚀技术
• •
微机械加工技术
秦明
硅的联氨腐蚀
• 也是各向异性腐蚀 • 典型配方
– 100mL N2H4 – 100mL H2O – 2 um/min, 100C
• 联氨腐蚀很危险
– 威力很强的还原剂（火箭燃料） – 易燃液体 – 易自燃-N2H4+H2O2N2+H2O (爆炸)
微机械加工技术
秦明
电化学腐蚀效应-1
微机械加工技术
秦明
TMAH腐蚀
• • Tetra Methyl Ammonium Hydroxide 四甲基氢氧氨 MOS和CMOS 兼容 - 无碱性金属存在 - 对SiO2和Al 腐蚀不明显 晶向选择性： （111）：（100） ~ 1：10 ---1：35 典型配方 - 250mL TMAH (25% Aldrich) - 375mL Water - 22g Silicon dust - 90C etching - 1um/min in etching rate
– 常用于释放悬臂梁结构 – 腐蚀表面较光滑
微机械加工技术
秦明
EDP腐蚀-4
• EDP腐蚀会产生Si(OH)4的淀积，在Al压焊点上 产生Al(OH)3 • Moser的腐蚀后处理：
– 20 sec, DI water rinse – 120 sec. Dip in 5% (抗坏血酸)ascorbic acid and H2O – 120 sec, rinse in DI water – 60 sec. Dip in (己烷)hexane, C6H14
微机械加工技术
秦明
硅的HNA腐蚀-3
• 硝酸的作用
– 在水中正常溶解：HNO3HNO3- +H+ – 自催化以形成压硝酸和空穴 HNO2+HNO3N2O4+H2O N2O4+HNO22NO2-+2h+ 2NO2-+2h+2HNO2 – 腐蚀剂必须到表面才能和膜反应或腐蚀 – 运动到表面的方式将影响到选择比, 过刻, 和均匀性
湿法刻蚀的流程
湿法刻蚀的流程湿法刻蚀是一种常用的微纳加工技术，广泛应用于半导体、光学器件、生物医学等领域。
本文将介绍湿法刻蚀的流程和相关注意事项。
一、湿法刻蚀的基本原理湿法刻蚀是利用化学反应在材料表面进行腐蚀刻蚀的方法，其原理是将待刻蚀的材料浸泡在特定的腐蚀液中，通过腐蚀液中的化学物质与材料表面发生反应，使材料表面发生溶解或氧化等变化，从而实现对材料的刻蚀。
湿法刻蚀的流程一般包括以下几个步骤：1. 基材准备：首先需要对待刻蚀的基材进行清洗和处理。
清洗的目的是去除表面的杂质和污染物，以保证刻蚀的准确性和稳定性。
常用的清洗方法有超声波清洗、酸洗等。
处理的目的是对基材表面进行预处理，以便于后续的刻蚀。
2. 掩膜制备：接下来需要在基材表面涂覆一层掩膜，以保护部分区域不被刻蚀。
掩膜可以是光刻胶、金属膜等材料。
掩膜的制备需要使用光刻技术，将掩膜材料涂覆在基材表面，然后通过曝光、显影等步骤形成所需的掩膜结构。
3. 刻蚀过程：将掩膜制备好的基材浸泡在腐蚀液中，根据需求选择合适的腐蚀液和刻蚀条件。
腐蚀液可以是酸性、碱性或氧化性溶液，不同的材料需要选择不同的腐蚀液。
在刻蚀过程中，腐蚀液中的化学物质与材料表面发生反应，使材料表面发生溶解或氧化等变化。
4. 刻蚀控制：刻蚀过程中需要控制刻蚀速率和刻蚀深度，以保证刻蚀的准确性和一致性。
刻蚀速率受到多种因素的影响，包括温度、浸泡时间、腐蚀液浓度等。
通过调节这些参数，可以实现对刻蚀速率和深度的控制。
5. 刻蚀后处理：刻蚀完成后，需要对基材进行清洗和处理，以去除残留的腐蚀液和掩膜。
清洗的方法和步骤与基材的要求有关，常用的方法包括超声波清洗、稀酸洗等。
处理的目的是恢复基材的原貌，并使其具备下一步加工的条件。
三、湿法刻蚀的注意事项在进行湿法刻蚀时，需要注意以下几点：1. 安全防护：湿法刻蚀涉及到化学品的使用，需要做好安全防护工作，佩戴好防护眼镜、手套等个人防护装备，保证操作安全。
2. 刻蚀条件选择：根据待刻蚀材料的特性和要求，选择合适的腐蚀液和刻蚀条件，以保证刻蚀效果和一致性。
湿法刻蚀工作总结
湿法刻蚀工作总结
湿法刻蚀是一种常见的微纳加工技术，广泛应用于半导体、光电子、生物医学
等领域。
在这篇文章中，我们将对湿法刻蚀工作进行总结，包括工作原理、应用范围、优势和局限性等方面。
首先，湿法刻蚀是利用化学溶液对材料表面进行腐蚀，从而实现微纳米结构的
加工。
在该过程中，溶液中的化学物质会与材料表面发生化学反应，使得材料表面的部分被溶解掉，形成所需的结构。
这种加工方式具有高精度、高分辨率和高表面质量的优势，因此在微纳加工中得到广泛应用。
其次，湿法刻蚀技术适用于多种材料，包括硅、氮化硅、氧化硅、玻璃等。
在
半导体行业，湿法刻蚀被用于制备集成电路、传感器、MEMS器件等；在光电子
领域，湿法刻蚀可用于制备光子晶体、光波导等；在生物医学领域，湿法刻蚀可用于制备微流控芯片、生物传感器等。
此外，湿法刻蚀还具有低成本、易操作、可批量生产等优势，因此受到了广泛
关注。
然而，湿法刻蚀也存在一些局限性，比如只能加工表面结构、加工速度较慢、对材料的选择有限等。
综上所述，湿法刻蚀工作总结表明，这种微纳加工技术具有广泛的应用前景和
发展空间。
随着科学技术的不断进步，相信湿法刻蚀技术将会在更多领域得到应用，并为人类社会带来更多的便利和发展。
两种基本的刻蚀工艺：干法刻蚀和湿法腐蚀
两种基本的刻蚀工艺：干法刻蚀和湿法腐蚀
在半导体制造中有两种基本的刻蚀工艺：干法刻蚀和湿法腐蚀。
干法刻蚀是把硅片表面曝露于气态中产生的等离子体，等离子体通过光刻胶中开出的窗口，与硅片发生物理或化学反应（或这两种反应），从而去掉曝露的表面材料。
干法刻蚀是亚微米尺寸下刻蚀器件的最重要方法。
而在湿法腐蚀中，液体化学试剂（如酸、碱和溶剂等）以化学方式去除硅片表面的材料。
湿法腐蚀一般只是用在尺寸较大的情况下（大于3微米）。
湿法腐蚀仍然用来腐蚀硅片上某些层或用来去除干法刻蚀后的残留物。
干法刻蚀也可以根据被刻蚀的材料类型来分类。
按材料来分，刻蚀主要分成三种：金属刻蚀、介质刻蚀、和硅刻蚀。
介质刻蚀是用于介质材料的刻蚀，如二氧化硅。
接触孔和通孔结构的制作需要刻蚀介质，从而在ILD中刻蚀出窗口，而具有高深宽比（窗口的深与宽的比值）的窗口刻蚀具有一定的挑战性。
硅刻蚀（包括多晶硅）应用于需要去除硅的场合，如刻蚀多晶硅晶体管栅和硅槽电容。
金属刻蚀主要是在金属层上去掉铝合金复合层，制作出互连线。
刻蚀也可以分成有图形刻蚀和无图形刻蚀。
有图形刻蚀采用掩蔽层（有图形的光刻胶）来定义要刻蚀掉的表面材料区域，只有硅片上被选择的这一部分在刻蚀过程中刻掉。
有图形刻蚀可用来在硅片上制作多种不同的特征图形，。
硅的湿法化学腐蚀机理
第34卷 第2期 半 导 体 情 报 V o l134,N o12 1997年4月 SE M I CONDU CTOR I N FORM A T I ON A p r11997硅的湿法化学腐蚀机理摘要 我们从晶体生长学的观点评述了单晶的湿法化学腐蚀。
出发点是晶体存在光滑表面和粗糙表面。
光滑表面的动力学是由粗糙表面所缺乏的成核势垒控制,所以后者腐蚀速率要快几个数量级。
对金刚石晶体结构的分析表明,在此晶格中(111)面是唯一的光滑表面,其它面只不过由于表面重构有可能是光滑的。
这样,我们解释了〈001〉方向在KO H∶H2O中的最小腐蚀速率。
关于接近〈001〉方向具有最小腐蚀速率时的腐蚀状态和在H F∶HNO3基溶液中从各向同性腐蚀向各向异性腐蚀转换的两个关键假设,都用实验进行了检测。
结果与理论一致。
1 引言单晶Si、GaA s和石英的各向异性湿法化学腐蚀是微系统制造的关键技术之一。
然而,在特定腐蚀液(例如:KO H∶H2O、ED P、TM A H)中腐蚀速率强烈的各向异性,以及在其它一些腐蚀液(例如:H F∶HNO3∶H2O)中的各向同性至今很难理解。
腐蚀速率的各向异性大部分与在不同结晶方向上晶体表面的化学反应有关。
在这方面,Seidel等人所提出的[1]也许是最新图象,他们假设了一个O H离子与悬挂键接触时的复杂性,相对于两个O H离子与具有两个主键的Si原子接触的情况来讲,它是以一种不同的方式改变了具有三个主键的Si 原子的主键能量。
但是,难点是Si原子不仅在(111)面,而且在(110)面也有三个主键,所以在这些结晶方向上的腐蚀速率和激活能相对实验证据应是可比的。
最近,有人建议用晶体生长的理论来分析单晶的湿法化学腐蚀数据[2],这样,许多实验结果就能很容易地被理解。
从晶体生长的基本理论可直接得知以下观点:(1)在某溶液中腐蚀速率的各向同性和在其它溶液中的各向异性,能给出决定腐蚀速率是否是各向同性或各向异性的判据,并且该判据与实验结果相当。
化学腐蚀[精]
![化学腐蚀[精]](https://img.taocdn.com/s3/m/ec60c8f6daef5ef7ba0d3cfd.png)
1、湿法腐蚀的概念
在进行湿法腐蚀的过程中，溶液里的反应 剂与被腐蚀薄膜的表面分子发生化学反应， 生成各种反应产物。这些反应产物应该是 气体，或者是能够溶于腐蚀液中的物质。 这样，这些反应产物就不会再沉积到被腐 蚀的薄膜上。
1、湿法腐蚀的主要参数
选择比
选 择 比 要 去 除 掩 材 膜 料 腐 的 蚀 腐 速 蚀 率 速 率
二、常用的刻蚀剂以及刻蚀材料
氧化剂 如：H2O2、HNO3等
溶解氧化表面的试剂 如：H2SO4、NH4OH、HF等
传输反应剂和反应物的稀释剂 如：H2O、CH3COOH等
二、常用的刻蚀剂以及刻蚀材料
刻蚀SiO2 NH4F：HF（7：1）、BHF（35℃下）、
NH4F：CH3COOH：C2H6O2（乙二醇）： H2O（14：32：4： 50）
腐蚀
SiO2的化学性质非常稳定，只与氢氟酸发生化学 反应，而不与其他酸发生反应。与氢氟酸反应的 反应式如下；
SiO2十4HF→SiF4十2H20 反应生成的四氟化硅能进一步与氢氟酸反应生成
可溶于水的络合物——六氟硅酸，反应式为：
SiF4十2HF→H2(SiF6) 总反应式为
SiO2十6HF→ H2(SiF6)十2H2O
4、SiO2的湿法腐蚀
介电强度
当SiO2薄膜被用来作为绝缘介质时，常用 介电强度，也就是用击穿电压参数来表示 薄膜的耐压能力。介电强度的单位是v／ cm。表示单位厚度的SiO2薄膜所能承受的 最小击穿电压。SiO2薄膜的介电强度的大 小与致密程度、均匀性、杂质含量等因素 有关，一般为106—107V／cm。
4、SiO2的湿法腐蚀
折射率
折射率是表征SiO2薄膜光学性质的一个重 要参数。不同方法制备的SiO2 折射率有所 不同，但差别不大。一般来说，密度大的 SiO2薄膜具有较大的折射率。波长为5500 埃左右时，SiO2的折射率约为1.46。
9.2-刻蚀技术-湿法刻蚀
9刻蚀技术—湿法刻蚀19.2 湿法刻蚀湿法腐蚀是化学腐蚀，晶片放在腐蚀液中（或喷淋），通过化学反应去除窗口薄膜，得到晶片表面的薄膜图形。
湿法刻蚀大概可分为三个步骤：①反应物质扩散到被刻蚀薄膜的表面②反应物与被刻蚀薄膜反应③反应后的产物从刻蚀表面扩散到溶液中，并随溶液排出。
湿法腐蚀特点湿法腐蚀工艺简单，无需复杂设备保真度差，腐蚀为各向同性，A=0，图形分辨率低 选择比高均匀性好清洁性较差湿法刻蚀参数参数说明控制难度浓度溶液浓度，溶液各成份的比例最难控制，因为槽内的溶液的浓度会随着反应的进行而变化时间硅片浸在湿法化学刻蚀槽中的时间相对容易温度湿法化学刻蚀槽的温度相对容易搅动溶液的搅动适当控制有一定难度相对容易批数为了减少颗粒并确保适当的浓度强度，一定批次后必须更换溶液9.2.1 硅的湿法腐蚀各向同性腐蚀Si+HNO3+6HF → H2SiF6+HNO2+H2O+H2硅的各向异性腐蚀技术 各向异性(Anisotropy)腐蚀液通常对单晶硅(111)面的腐蚀速率与(100)面的腐蚀速率之比很大（1：400）； 各向异性腐蚀Si+2KOH+H2O →K2SiO3+H2O各向异性腐蚀液腐蚀液：无机腐蚀液：KOH, NaOH, LiOH, NHOH等；4有机腐蚀液：EPW、TMAH和联胺等。
常用体硅腐蚀液：氢氧化钾(KOH)系列溶液；EPW(E：乙二胺，P：邻苯二酚，W：水)系列溶液。
硅以及硅化合物的典型腐蚀速率9.2.2 二氧化硅的湿法腐蚀262262SiO HF SiF H O H +→++HFNH F NH +↔34影响刻蚀质量的因素主要有：①黏附性光刻胶与SiO 2表面黏附良好，是保证刻蚀质量的重要条件②二氧化硅的性质③二氧化硅中的杂质④刻蚀温度⑤刻蚀时间9.2.3 氮化硅的湿法腐蚀•加热180℃的H 3PO 4溶液或沸腾HF 刻蚀Si 3N 4•刻蚀速率与Si 3N 4的生长方式有关9.2.4 铝的湿法腐蚀3 23222Al 6HNO Al O 3H O 6NO +→++233442Al O 2H PO 2AlPO 3H O+→+9.2.5 铬的湿法腐蚀1、酸性硫酸高铈刻蚀4224324326()3()()Cr Ce SO Ce SO Cr SO +→+2、碱性高锰酸钾刻蚀42424226283324KMnO Cr NaOH K MnO Na MnO NaCrO H O++→+++3、酸性锌接触刻蚀()2424232Cr 3H SO Cr SO 3H +→+↑42242442424()CeOSO +H SO CeOSO 3Ce()SO Ce SO H O H O OH H +→+→↓+硫酸高铈易水解9.2.6 湿法刻蚀设备湿法刻蚀工艺的设备主要由刻蚀槽、水洗糟和干燥槽构成。
inp半导体激光器湿法腐蚀原理
inp半导体激光器湿法腐蚀原理
半导体激光器湿法腐蚀是一种常用的工艺，用于加工半导体材料，尤其是用于修整激光输出端面的形状和表面质量。
其原理如下：
1. 首先，将半导体激光器中需要修整的区域暴露在腐蚀液中，通常使用酸性溶液，例如盐酸（HCl）和硝酸（HNO3）的混合物。
这些酸性溶液可以与半导体材料发生化学反应，使其溶解或发生物理改变。
2. 在腐蚀过程中，酸性溶液中的氢离子（H+）和溴或氮氧离子会进入半导体材料的表面，并与其发生反应。
这些反应的具体机制可能会因所使用的材料和腐蚀液的组成而有所不同。
3. 在腐蚀过程中，半导体材料发生化学反应，从而导致其溶解或去除。
通常，腐蚀速率会随着时间的增加而增加，因此需要控制腐蚀时间以确保获得所需的修整效果。
4. 一旦半导体材料的表面达到所需的形状和质量，就会将其从腐蚀液中取出，并进行清洗和干燥，以去除腐蚀液的残留和产生的有害物质。
总的来说，半导体激光器湿法腐蚀通过与酸性腐蚀液进行化学反应，使半导体材料溶解或改变其表面形状和质量，从而实现修整激光器端面的目的。
湿法腐蚀硅制作PDMS微流控芯片
湿法腐蚀硅制作PDMS微流控芯片PDMS（聚二甲基硅氧烷）是一种常用的微流控芯片材料，具有优良的化学稳定性、生物相容性和机械特性，因此广泛应用于生物医学、化学分析等领域的微流控芯片制作中。
在制作PDMS微流控芯片时，通常使用湿法腐蚀硅（Wet Etching）的方法来制作芯片的模具。
湿法腐蚀是一种通过在化学溶液中将硅表面暴露于特定的腐蚀剂中，以产生所需的芯片结构的方法。
在PDMS微流控芯片制作中，通常使用的腐蚀剂是一种含有氢氟酸（HF）的溶液。
制作PDMS微流控芯片的过程主要可以分为以下几个步骤：1.制备硅片：首先从硅片（通常是p型硅）中切割出所需的芯片尺寸。
然后进行清洗和去背面处理，以去除多余的杂质和薄化芯片厚度。
2.制备光刻胶并涂布：将光刻胶溶液倒在硅片表面，利用旋涂技术将光刻胶均匀涂布在整个硅片上。
然后使用烘箱将光刻胶加热固化。
3.光刻图案制作：将设计好的芯片结构图案通过投影机照射在光刻胶上，光照后的光刻胶在特定的显影剂中进行显影，从而形成所需的图案。
4.硅片腐蚀：将显影后的光刻胶作为腐蚀保护层，将硅片浸泡在HF溶液中，将光刻胶未保护的部分暴露在腐蚀剂中。
在一定的时间和温度下，HF溶液将会腐蚀硅片，形成PDMS微流控芯片的通道结构。
腐蚀时间的长短可以控制通道的深度和宽度。
5.光刻胶去除和清洗：将腐蚀后的芯片用显影液将未腐蚀的光刻胶去除。
然后进行洗涤和清洁处理，以去除腐蚀剂和杂质。
6.PDMS模具制作：将PDMS与硅片接触的一侧涂覆相应的硅橡胶，形成PDMS模具。
在特定的条件下，PDMS会与硅片上的微流控通道结构黏附在一起。
7.PDMS微流控芯片制作：将制作好的PDMS模具与另一块PDMS片子接触，通过加热与压力使两者黏合固化。
然后将固化好的PDMS芯片从硅片上剥离下来，即可得到完整的PDMS微流控芯片。
最后，需要注意的是，在PDMS微流控芯片制作的过程中需要控制好腐蚀时间和温度，以及严格的操作和安全措施，以避免对人体和环境造成伤害。
第六讲 湿法腐蚀
Polycrystalline Si Single-Crystal Si (SOI)
Dielectric
Dielectric
Silicon Etching (Anisotropic)
KOH EPW TMAH
EDP/EPW湿法腐蚀系统
EPW腐蚀系统：乙二胺（NH2（CH2）2NH2） E 邻苯二酚（C6H2（OH）2） P 水 W
outline
Si --Anisotropic ----KOH, TMAH, EPW --Isotropic ----HNA SiO2-Glass, PSG --Isotropic ----HF, BHF Si3N4 --Isotropic ----Boiled H3PO4 Example
Etching stop method?
Etch Stops
Often, it is required that one etch a region of silicon and stop on a well defined “etch-stop” that then stops the etch abruptly. There are several etch stop techniques, including concentration-dependent, electrochemical, and dielectric. These etch stops allow one to control the thickness of a microstructure accurately (<1m), and have very uniform and reproducible characteristics
硅的湿法腐蚀
硅的湿法腐蚀技术1 湿法腐蚀简介1.1 湿法腐蚀的历史与研究现状湿法腐蚀技术的历史可以追溯到15 世纪末或16 世纪初，人们以蜡作掩膜，用酸在盔甲上腐蚀出装饰图形。
而各向同性腐蚀是20 世纪50 年代开发的一项半导体加工技术。
各向异性湿法腐蚀技术可以追溯到20 世纪60年代中期，那时贝尔实验室用KOH、水和乙醇溶液进行硅的各向异性湿法腐蚀，后来改用KOH 和水的混合溶液[1]。
湿法腐蚀是使用液态腐蚀剂系统化的有目的性的移除材料，在光刻掩膜涂覆后（一个曝光和显影过的光刻胶）或者一个硬掩膜（一个光刻过的抗腐蚀材料）后紧接该步腐蚀。
这个腐蚀步骤之后，通常采用去离子水漂洗和随后的掩膜材料的移除工艺。
国外对硅的湿法腐蚀的研究起步较早，已取得相当多的研究成果。
国外对硅的湿法腐蚀的研究主要集中于腐蚀剂、腐蚀剂浓度、添加剂、温度、腐蚀时间等因素对腐蚀速率、腐蚀选择性、粗糙度等结果的影响。
1.2 湿法腐蚀的分类湿法化学腐蚀是最早用于微机械结构制造的加工方法。
所谓湿法腐蚀，就是将晶片置于液态的化学腐蚀液中进行腐蚀，在腐蚀过程中，腐蚀液将把它所接触的材料通过化学反应逐步浸蚀溶掉。
用于化学腐蚀的试剂很多，有酸性腐蚀剂，碱性腐蚀剂以及有机腐蚀剂等。
根据所选择的腐蚀剂，又可分为各向同性腐蚀和各向异性腐蚀剂。
各向同性腐蚀是指硅的不同方向的腐蚀速率相同。
各向异性腐蚀则是指硅的不同晶向具有不同的腐蚀速率，也即腐蚀速率与单晶硅的晶向密切相关。
图1.1给出了各向同性腐蚀和各向异性腐蚀的截面示意图[2]。
硅的各向同性腐蚀液对硅片的所有晶面都有着相近的腐蚀速率，并且腐蚀速率通常都相当大。
各向同性腐蚀的试剂很多，包各种盐类(如CN基、NH 基等)和酸，但是由于受到能否获得高纯试剂，以及希望避免金属离子的玷污这两个因素的限制，因此广泛采用HF—HNO3腐蚀系统。
各向异性湿法腐蚀是指腐蚀剂对某一晶向的腐蚀速率高于其他方向的腐蚀速率。
腐蚀结果的形貌由腐蚀速率最慢的晶面决定。
湿法腐蚀铟金属的原理是
湿法腐蚀铟金属的原理是
湿法腐蚀铟金属的原理是通过在一定环境条件下，将铟金属暴露在一种腐蚀剂中，使其与腐蚀剂发生化学反应，从而使铟金属表面发生腐蚀，最终形成氧化铟等产物。
具体来说，湿法腐蚀铟金属一般需要使用一种腐蚀剂，如浓硝酸（HNO3）、浓盐酸（HCl）等。
当铟金属与这些腐蚀剂接触时，腐蚀剂中的氧化性物质会与铟金属表面的金属原子发生氧化还原反应。
这些氧化性物质可以提供氧化铟的氧离子（In³⁺）或其他氧化物或溶解之特性。
在湿法腐蚀过程中，腐蚀剂中的氧离子、氯离子等进入到铟金属表面，并与金属原子发生反应，从而使铟金属表面的金属原子失去电子，被氧化成相应的金属离子。
这些金属离子进一步和湿法腐蚀剂中的溶质反应生成不溶性的氧化物、盐类等产物，最终形成一层腐蚀层覆盖在铟金属表面。
这个腐蚀层可以阻止继续腐蚀的发生，并且在某些特定条件下，还可以通过控制腐蚀剂的浓度、温度和时间等因素，实现对腐蚀速率和腐蚀深度的控制。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
4.Al腐蚀
加热的H3PO4、HNO3、CH3COOH和去离子水 典型的体积配比为73：4：3.5：19.5 30℃<t<80℃ 步骤为： Al + 4HNO3→Al(NO3)3 + NO + 2H2O Al2O3 + 6H3PO4 → 2Al(H2PO4)3 + 3H20
表12.2导体与介质的腐蚀剂
3.尤其适用于多晶硅、氧化物、氮 化物、金属及Ⅲ-Ⅴ族化合物的腐 蚀
12.3.2 从适用范围分别探讨Si、SiO2、 Si3N4和多晶Si、Al以及GaAs的腐蚀
1.硅的腐蚀
常见腐蚀剂为HNO3与HF，再加入H2O或 CH3COOH，过程为： Si + 4HNO3 → SiO2 + 2H2O + 4NO2 SiO2 + 6HF → H2SiF6 + 2H2O
5.GaAs的腐蚀
属各向同性腐蚀，常见腐蚀剂为 H2SO4-H2O2-H2O与H3PO4-H2O2-H2O系统， 速率较慢
6.影响腐蚀速率的因素
腐蚀剂的浓度、搅动、温度决定；另 外，密度、表面多孔度、微结构与氧化物 内含杂质都会影响腐蚀速率
7.优缺点
选择性高、设备简单、便于规模生产 各向异性腐蚀的精度不是太高
抛光、在热氧化或外延之前
2.湿法腐蚀方法： 步骤：
a.腐蚀剂扩散到表面 b.反应 c.生成物溶解
图12.21
湿法化学腐蚀机理
方式： 浸入式和喷洒式 由于较高的腐蚀速率和均匀度，后者 逐步代替前者 腐蚀速率：
例3、铝的平均腐蚀速率：五个速率之和的平 均值为773.6nm/min 腐蚀速率均匀度：4.4%
12.3 湿法化学腐蚀
12.3.1 简介
1.湿法化学腐蚀（定义）在半导体中 工艺中被广泛应用 2.湿法腐蚀方法步骤 3.适用范围
12.3.2 从适用范围分别探讨Si、 SiO2、Si3N4和多晶Si、Al以及 GaAs的腐蚀
12.3.1
简介
1.湿法化学腐蚀（定义）在半导体 中工艺中被广泛应用：晶面的研磨和
硅的各向异性腐蚀（KOH、H2O、异丙基酒精）
2.SiO2的腐蚀
稀释的HF，也可加入NH4F（作用） SiO2 + 6HF → H2SiF6 + 2H2O 也i的腐蚀
高浓度HF、缓冲HF或沸腾的H3PO4 （H3PO4）Si3N4 + 6H2O →3SiO2 + 4NH3 解决抗蚀剂吸附：抗蚀剂→氧化层→氮化硅 多晶硅