试验采用湿法刻蚀技术制作硅微V型槽-电子科技大学
电子科大微电子工艺(第六章)刻蚀教材
Film Substrate
湿法各向同性化学腐蚀
具有垂直刻蚀剖面的 各向异性刻蚀
湿法刻蚀和干法刻蚀的侧壁剖面
刻蚀类型 湿法腐蚀 侧壁剖面 各向同性 示意图
各向同性( 与设备和参数有关)
各向异性 (与设备和参数有关) 干法刻蚀 各向异性– 锥形
硅槽
湿法刻蚀是各向同性腐蚀， 不能实现图形的精确转移， 一般用于特征尺寸较大的 情况（≥3μｍ） 。
(b) Substrate after etch
6.1 引 言
刻蚀的工艺目的: 把光刻胶图形精确地转移到硅片上，最后达到复制 掩膜版图形的目的。它是在硅片上复制图形的最后 主要图形转移工艺。 刻蚀工艺分类：干法刻蚀和湿法刻蚀 干法刻蚀：把要刻蚀的硅片放在具有反应气体的等 离子体真空腔中去除表面层材料的工艺过程。亚微 米 湿法刻蚀：把要腐蚀的硅片放在化学腐蚀液里去除 表面层材料的工艺过程。大于3微米 按被刻蚀的材料分：金属刻蚀、介质刻蚀、硅刻蚀 有图形刻蚀和无图形刻蚀
干法刻蚀过程
硅片的等离子体刻蚀过程图
刻蚀作用
等离子体的电势分布
①当刻蚀机电极加上射频功率后，反应气体电离形成 辉光放电的等离子体； ②在正负半周的射频电压作用下，快速运动的电子离 开等离子体轰击上下电极，使接电源的电极产生一 个相对地为负的自偏置直流电压； ③达到一定的负电荷数量后电子会被电极排斥，产生 一个带正离子电荷的暗区（即离子壳层）；
第六章
刻蚀
6.1 引 言
刻蚀的概念: 用化学或物理的方法有选择地去除硅片表面层材料的 工艺过程称为刻蚀。 刻蚀示意图：
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Photoresist mask
Film to be etched
GaN薄膜大型V形表面坑的形成和光学性质(英文)
GaN薄膜大型V形表面坑的形成和光学性质(英文)
高志远;段焕涛;郝跃;李培咸;张金凤
【期刊名称】《材料研究学报》
【年(卷),期】2008(22)6
【摘要】研究了用MOCVD设备在高温和低Ⅴ/Ⅲ条件下生长的GaN薄膜表面存在的与位错相连的大型Ⅴ形表面坑,并提出了一个有关质量疏运机制的模型以解释其形成机理.由衬底扩散上出来的Al原子对大型坑的形成具有辅助作用,并阻止了深能级杂质或空位缀饰与坑相连的位错.GaN内的位错是非辐射复合中心,但对深能级发光不起作用.
【总页数】7页(P657-663)
【关键词】无机非金属材料;半导体材料;缺陷;材料表征;表面坑
【作者】高志远;段焕涛;郝跃;李培咸;张金凤
【作者单位】西安电子科技大学微电子学院教育部宽禁带半导体材料与器件重点实验室,西安710071
【正文语种】中文
【中图分类】TB321;O482
【相关文献】
1.掺Er/Er+O的GaN薄膜光学性质的研究 [J], 宋淑芳;陈维德;许振嘉;徐叙瑢
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3.纤锌矿GaN薄膜光学性质的研究 [J], 李雪;魏彦峰;龚海梅;方家熊
4.对GaN薄膜不同腐蚀方法的腐蚀坑的研究(英文) [J], 陆敏;常昕;方慧智;杨志坚;杨华;黎子兰;任谦;张国义;章蓓
5.溅射法制备a-GaN薄膜的光学性质 [J], 贾璐;谢二庆;潘孝军;张振兴
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(推荐)标准试验报告-电子科技大学
电子科技大学微电子与固体电子学院标准实验报告（实验）课程名称印制电路原理和工艺（实验）电子科技大学教务处制表电子科技大学实验报告学生姓名：学号：指导教师：实验地点：微固楼445 实验时间：一、实验室名称：印制电路工艺实验室二、实验项目名称：挠性PI基材上镂空板用开窗口工艺研究三、实验学时：4学时四、实验原理：在电子设备轻、薄、多功能化发展趋势的促进下，印制电路板正向薄膜化、精细化、高密度互联和元件搭载的方向发展。
挠性印制电路板（Flex Print Circuit Board，FPCB）由于具有可自由弯曲、折叠等特性，被广泛应用于手机、数码相机、摄像机、笔记本电脑、航空电子设备等电子设备中。
而挠性印制电路板的这些特性，来源于其基材—柔性高分子聚合物薄膜，其中聚酰亚胺（polyimide，PI）是挠性印制电路板中使用最多的品种。
PI具有优异耐热温度，可在260℃下长期使用（短时间可以承受550℃）。
同时，PI具有良好的力学性能和优良的耐油性、耐溶剂性、耐辐射性。
FPCB开窗口就是将线路板上设计窗口处的PI基材去除，使Cu导线裸露出来，从而实现增强FPCB功能或性能之目的。
开窗口技术是镂空FPCB制作的基本技术。
由于窗口处没有PI、线路暴露，就可以在单层的基础上实现双面导通的功能，可以与表面贴装技术（Surface Mounted Technology，SMT）结合，可以使印制板在焊接时具有好的耐高温性能，可以使多层FPCB具有更佳的散热性能。
因此，挠性印制电路板开窗口技术在新型电子设备开发中具有重要地位。
目前，FPCB开窗口的方法较多，按照工作原理可以分为机械加工和蚀刻加工两大类。
在机械加工技术中，机械冲切和数控铣应用最广。
机械冲切法使用的工具是冲床，该技术具有生产批量大、先期投入成本低、生产消耗成本低等优点。
但具有产品加工精度受冲模精度限制的缺点，随着窗口尺寸越小，所需模具的成本就越高，生产就越困难。
电子科大微电子工艺(第六章)刻蚀
介质的干法刻蚀
1. 氧化硅的刻蚀 工艺目的：刻蚀氧化硅通常是为了制作接触孔和通孔 刻蚀工艺
1）刻蚀气体：两种（CF4＋H2＋Ar＋He）
或（CHF3 ＋Ar＋He）
2）刻蚀机理：物理和化学刻蚀，物理溅射离子：Ar＋、 CF3＋等，CF3是刻蚀SiO2的主要活性基，加入H2后以 HF的形式除去一些腐蚀Si的活性基（F原子）提高对 下层Si的选择比，He为稀释剂改善刻蚀均匀性。
第六章
刻蚀
6.1 引 言
刻蚀的概念: 用化学或物理的方法有选择地去除硅片表面层材料的 工艺过程称为刻蚀。 刻蚀示意图：
Photoresist mask
Film to be etched
Photoresist mask
Protected film
(a) Photoresist-patterned substrate
聚合物（Polymer）的形成
聚合物是在刻蚀过程中由光刻胶中的碳并与刻蚀 气体和刻蚀生成物结合在一起而形成的；能否形 成侧壁聚合物取决于所使用的刻蚀气体类型。 聚合物的缺点：聚合物在刻蚀结束后难以去除；
在反应室的任何地方都有聚合物，影响纵向的刻
蚀速率，增加反应室的清洗工作。
8. 等离子体诱导损伤 等离子体诱导损伤有两种情况：
Emax：最大刻蚀速率 Emin：最小刻蚀速率 Eave：平均刻蚀速率
微负载效应
6. 残留物 刻蚀残留物是刻蚀以后留在硅片表面不想要的材料。 残留物的去除：湿法去胶时去除 7. 聚合物 聚合物的形成有时是有意的，是为了在刻蚀图形的 侧壁上形成抗腐蚀膜从而防止横向刻蚀，这样能形 成高的各向异性图形，增强刻蚀的方向性，从而实 现对图形关键尺寸的良好控制。
V形槽硅微通道冷却器研制
V形槽硅微通道冷却器研制
李奇峰;吕文强;武德勇;唐淳
【期刊名称】《强激光与粒子束》
【年(卷),期】2005(017)0z1
【摘要】报道了V形槽硅微通道冷却器的结构和主要制作工艺,研制了冷却器样品.性能测试结果表明冷却器在供水压力为2×105Pa时,封装面热阻尼系数为
0.051 ℃·cm2/W,能够用于封装峰值功率密度达到1 kW/cm2、工作占空比大于10%的激光二极管面阵.其冷却能力与数值模拟结果较吻合,尚存在流量较小的问题,原因可能在于导流槽内存在较大的水头损失,同时与导流槽的结构有关.
【总页数】3页(P114-116)
【作者】李奇峰;吕文强;武德勇;唐淳
【作者单位】中国工程物理研究院,应用电子学研究所,四川,绵阳,621900;中国工程物理研究院,应用电子学研究所,四川,绵阳,621900;中国工程物理研究院,应用电子学研究所,四川,绵阳,621900;中国工程物理研究院,应用电子学研究所,四川,绵
阳,621900
【正文语种】中文
【中图分类】TN248
【相关文献】
1.V形槽硅微通道冷却器的研制 [J], 李奇峰;吕文强;武德勇;蒋全伟;魏彬
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3.微通道液冷冷板矩形槽道铣削工艺实验研究 [J], 吕景祥;赵高波;成宏军
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5.V形槽硅微通道冷却器研制 [J], 李奇峰;吕文强;武德勇;唐淳
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实验课程及实验室安全预习报告-集成电路工艺实验
电子科技大学微固学院实验课程及实验室安全预习报告(实验)课程名称集成电路工艺实验学号:姓名:实验地点:实验日期:电子科技大学半导体工艺实验中心制表一、实验目的与要求:1.熟悉半导体工艺的一般步骤,包括氧化、光刻、刻蚀、扩散、金属淀积、测试等等。
2.掌握铝栅CMOS器件详细制备工艺流程。
3.掌握铝栅CMOS器件各制备工艺步骤的参数要求,如时间、温度、气体流量、溶液配比、真空度等等。
4.学习半导体特性图示仪及探针台的使用。
5.完成对所制备的CMOS器件的参数测试。
二、实验相关原理预习1.硅片热氧化的工作原理:硅片热氧化就是将硅片放在高温(通常750℃至1200℃)的氧气或水汽气氛下,使其表面生长一层氧化层(SiO2)的过程。
氧化方式可分为三类,分别是干氧氧化、水汽氧化和湿氧氧化。
二氧化硅在半导体集成电路中具有十分广泛的应用。
2.光刻的工作原理:光刻就是把掩膜版上的电路图形超精确地转移到涂覆在硅片上的光刻胶膜上,为后续刻蚀或掺杂提供掩蔽膜,以完成图形的最终转移的工艺过程。
光刻胶可分为正性光刻胶和负性光刻胶。
半导体光刻工艺决定了半导体器件的关键尺寸。
3.刻蚀的工作原理:刻蚀的工艺目的是把光刻胶图形精确地转移到硅片上,最后达到复制掩膜版图形的目的。
它是在硅片上复制图形的最后主要图形转移工艺。
刻蚀可分为干法刻蚀和湿法刻蚀。
4.扩散的工作原理:热扩散是半导体杂质掺杂工艺之一,它是指将一定数量和一定种类的杂质掺入到硅或其它晶体中,以改变晶体的电学性质,并使掺入的杂质数量和分布情况都满足要求的工艺过程。
热扩散工艺分为两步,分别是预扩散和再扩散。
5.电子束蒸发的工作原理:电子束蒸发是指在高真空中,使用电子束将固体成膜材料加热并使之变成气态原子淀积到硅片上的物理过程。
使用电子束蒸发金属铝,使之淀积到硅片表面,最终形成金属互连线。
三、实验内容与步骤预习纲要:1.硅片清洗实验:了解实验安全注意事项,掌握清洗溶液比例、温度及时间要求。
微电子工艺2022试卷--张建国-答案
微电子工艺2022试卷--张建国-答案学院姓名学号任课老师考场教室__________选课号/座位号………密………封………线………以………内………答………题………无………效……电子科技大学2022-2022学年第二学期期末考试B卷课程名称：微电子工艺考试形式：开卷考试日期：20年月日考试时长：120分钟课程成绩构成：平时10%，期中%，实验%，期末90%本试卷试题由三部分构成，共4页。
题号得分得分一、简答题（共72分，共12题，每题6分）1、名词解释：集成电路、芯片的关键尺寸以及摩尔定律集成电路：多个电子元件，如电阻、电容、二极管和三极管等集成在基片上形成的具有确定芯片功能的电路。
关键尺寸：硅片上的最小特征尺寸摩尔定律：每隔12个月到18个月，芯片上集成的晶体管数目增加一倍，性能增加一倍2、MOS器件中使用什么晶面方向的硅片，双极型器件呢？请分别给出原因。
MOS：<100>Si/SiO2界面态密度低；双极：<111>生长快，成本低3、倒掺杂工艺中，为形成p阱和n阱一般分别注入什么离子？为什么一般形成P阱所需的离子注入能量远小于形成n阱所需的离子注入能量？PMOS管一般做在p阱还是n阱中？P阱：注B；N阱：注P。
B离子远比P离子要轻，所以同样注入深度，注P所需能量低PMOS管做在n阱中4、解释质量输运限制CVD工艺和反应速度限制CVD工艺的区别，哪种工艺依赖于温度，为什么LPCVD淀积的薄膜比APCVD淀积的薄膜更均匀？质量输运限制CVD：反应速率不能超过传输到硅片表面的反应气体的传输速率。
反应速度限制CVD：淀积速度受到硅片表面反应速度的限制，依赖于温度。
LPCVD工作于低压下，反应气体分子具有更大的平均自由程，反应器内的气流条件不重要，只要控制好温度就可以大面积均匀成膜。
一二三四五六七八九十合计第1页共6页学院姓名学号任课老师考场教室__________选课号/座位号………密………封………线………以………内………答………题………无………效……5、解释为什么目前CMOS工艺中常采用多晶硅栅工艺，而不采用铝栅工艺？多晶硅栅工艺优点：1、通过掺杂得到特定电阻2、和二氧化硅更优良的界面特性3、后续高温工艺兼容性4、更高的可靠性5、在陡峭的结构上的淀积均匀性6、能实现自对准工艺6、现在制约芯片运算速度的主要因素在于RC延迟，如何减少RC延迟？办法：1、采用电导率更高的互连金属，如Cu取代Al2、采用低K质介质取代SiO2作为层间介质7、列出引入铜金属化的五大优点，并说明铜金属化面临的三大问题，如何解决这些问题？优点：1、电阻率减少，RC延迟减少2、减少功耗3、更高的集成密度4、良好的抗电迁移特性5、更少的工艺步骤问题：1、铜的高扩散系数，有可能进入有源区产生漏电2、不能采用干法刻蚀3、低温下很快氧化办法：采用大马士革工艺、增加铜阻挡层金属8、解释什么是硅栅自对准工艺，怎么实现以及有何优势。
反应离子刻蚀硅槽工艺研究
反应离子刻蚀硅槽工艺研究赵金茹;蒋大伟;陈杰【摘要】在CMOS多晶硅刻蚀工艺的基础上进行工艺开发,采用氯气和溴化氢气体进行硅槽刻蚀.通过对功率、压力、气体流量等工艺参数拉偏,用扫描电子显微镜观察硅槽侧壁形貌,分析各参数在反应离子刻蚀中所起到的作用,得到对硅槽形貌影响较大的因素,最终得到一种能够与CMOS工艺兼容的硅槽刻蚀方法.该方法能够制作出深度6 μm、深宽比4∶1、侧壁光滑的硅槽,可以用于光电继电器、硅电容等新型器件的研发.【期刊名称】《电子与封装》【年(卷),期】2017(017)009【总页数】3页(P41-43)【关键词】硅槽刻蚀;氯气;溴化氢;反应离子刻蚀;光电继电器;硅电容【作者】赵金茹;蒋大伟;陈杰【作者单位】中国电子科技集团公司第五十八研究所,江苏无锡214072;中国电子科技集团公司第五十八研究所,江苏无锡214072;中国电子科技集团公司第五十八研究所,江苏无锡214072【正文语种】中文【中图分类】TN405.98+3随着集成电路的不断发展，硅槽刻蚀的应用越来越广泛，如硅槽隔离和电容的制作。
传统平面电容工艺占用芯片面积大，电容容量有限。
硅槽电容利用了硅槽的侧壁面，与平面电容相比，可大幅度降低硅片表面占有率，电容量亦有较大幅度的提高。
集成电路中硅槽隔离具有许多优点，与常规的LOCOS隔离相比，芯片表面积占有率降低，可防止穿通和闭锁现象，有利于器件性能的改善和集成度的提高。
与SOI 材料应用结合可实现单个硅岛间的有效隔离，多个单元结构串联可形成光电池组，在光通信和光电开关领域应用十分广泛，硅槽的制作要求很高，对每一个硅槽都要进行精确的控制，既要有良好的硅槽形貌，又要保证一定的刻蚀深度，满足一定的深宽比。
硅槽常用的等离子刻蚀技术可分为反应离子刻蚀（RIE）、微波电子回旋共振等离子刻蚀(ECR)和感应耦合等离子体刻蚀（ICP）。
本文采用反应离子刻蚀设备，使用氯气和溴化氢气体刻蚀出简单的深硅槽，深宽比4∶1，槽深6 μm，可与传统的CMOS工艺线兼容，用于各类新型半导体产品如光电继电器、硅电容等的研究和开发。
电子科技大学2012-2013学年第1学期集成电路工艺期末考试B卷
………密………封………线………以………内………答………题………无………效……电子科技大学2012 - 2013学年第二学期期末考试 B 卷课程名称：集成电路工艺考试形式：闭卷考试日期：2013年05月13日考试时长：120 分钟课程成绩构成：平时30 %，期中%，实验%，期末70 %本试卷试题由 4 部分构成，共 6 页。
一、填空题（共12分，共6题，每题2分）1、集成度是指每个上的。
2、摩尔定律：IC 的集成度将翻一番。
年发明硅基集成电路。
3、在硅的热氧化中，有种氧化方式，氧化温度通常在以上。
4、不同晶向的硅片，它的化学、电学和机械性质，这会影响。
5、RIE的意思是，BPSG的意思是。
6、LOCOS的意思是，LDD的意思是。
二、简答题（共56分）1、影响二氧化硅热生长的因素有哪些？（8分）………密………封………线………以………内………答………题………无………效……2、为什么要进行离子注入的退火？（8分）3、请简要回答光刻的8个基本步骤。
（8分）4、请回答刻蚀的概念及刻蚀的工艺目的。
（8分）………密………封………线………以………内………答………题………无………效……5、请简要描述化学气相沉积CVD的概念，并写出LPCVD Si3N4的化学反应式及沉积温度（注：使用二氯二氢硅SiH2Cl2和氨气NH3沉积）。
（8分）6、请描述溅射过程（6个基本步骤）（8分）7、在“现代先进的0.18μm CMOS集成电路工艺技术”中，轻掺杂漏和侧墙的工艺目的是什么？画图示意轻掺杂漏、侧墙、源漏注入的形成。
（8分）………密………封………线………以………内………答………题………无………效……三、计算题（共14分）1、已知某台分步重复光刻机的紫外光源的波长为365nm、其光学系统的数值孔径为0.71，试计算该设备光刻图像连续保持清晰的范围。
（7分）2、已知某台离子注入机的束斑为2.5cm2、束流为2.5mA、注入时间为1.6ms，试计算硼离子（B+）注入剂量。
电化学湿法腐蚀法制备硅微柱阵列
电化学湿法腐蚀法制备硅微柱阵列李鑫;罗洁;任丁【摘要】采用TMAH(Tetramethyl Ammonium Hydroxide)腐蚀液在P(100)硅片上制备倒棱台,进而采用电化学湿法刻蚀法制备具有微柱结构的阵列器件.借鉴N 型多孔硅的形成理论,提出了微柱的形成模型,分析了微柱的形成条件,并对其主要的几何结构参数之间的关系进行了探讨.结果表明微柱的形成与倒棱台的结构参数、孔的结构参数以及空间电荷区等因素相关.倒棱台的底面尺寸决定了微柱的结构,且倒棱台开口的大小需要大于平均孔径.微柱直径始终小于2倍的空间电荷区宽度.微柱内载流子的耗尽是微柱未被刻蚀的主要原因.【期刊名称】《电子元件与材料》【年(卷),期】2018(037)011【总页数】5页(P26-30)【关键词】无机非金属材料;硅微尖阵列;倒棱台;微柱形成模型;HF阳极电化学腐蚀;TMAH各向异性湿法腐蚀【作者】李鑫;罗洁;任丁【作者单位】四川大学原子核科学技术研究所, 辐射物理及技术教育部重点实验室, 四川成都610064;四川大学原子核科学技术研究所, 辐射物理及技术教育部重点实验室, 四川成都610064;四川大学原子核科学技术研究所, 辐射物理及技术教育部重点实验室, 四川成都610064【正文语种】中文【中图分类】TN403自Uhlir[1]、Turner[2]发现硅的阳极电化学刻蚀现象之后,多孔硅特殊的几何结构、物理性能及化学性能备受关注,对多孔硅的研究也未曾中断[3-6]。
虽然,近年来随着微纳米加工技术的发展,出现了等离子体干法刻蚀等新工艺制备多孔硅,但是电化学湿法刻蚀依然是制备多孔硅的主流工艺,结合掩膜光刻工艺能制备用途广泛的多孔硅阵列器件[7-11]。
通常制备多孔硅阵列需先在掩膜开口处形成倒金字塔以确定孔形成的位置[7],倒金字塔坑可通过各向异性湿法腐蚀得到,由于TMAH对于Si{100}和Si{111}晶面族有较高的刻蚀选择性[12-14],因此,通过标准的光刻技术和TMAH各向异性腐蚀可以在P(100)硅表面形成倒金字塔或倒棱台[12]坑。
金属辅助化学刻蚀法制备硅纳米线及应用
金属辅助化学刻蚀法制备硅纳米线及应用
范绪阁;李国才;程超群;胡杰
【期刊名称】《应用化学》
【年(卷),期】2013(030)011
【摘要】金属辅助化学刻蚀是近些年发展起来的一种各向异性湿法刻蚀,利用该方法可以制备出高长径比的半导体一维纳米结构.本文综述了金属辅助化学刻蚀法可控制备硅纳米线的最新进展,简要概述了刻蚀的基本过程与机制,重点阐述了基于不同模板的金属辅助化学刻蚀可控制备高度有序、高长径比的硅纳米线阵列的具体流程与工艺,并介绍了其在锂离子电池、太阳能电池、气体传感检测和仿生超疏水等方面的潜在应用,探讨了目前存在的问题及其今后的研究发展方向.
【总页数】8页(P1257-1264)
【作者】范绪阁;李国才;程超群;胡杰
【作者单位】太原理工大学信息工程学院太原030024;太原理工大学信息工程学院太原030024;太原理工大学信息工程学院太原030024;太原理工大学信息工程学院太原030024
【正文语种】中文
【中图分类】O649
【相关文献】
1.基于宏观金属辅助化学刻蚀制备硅纳米线的研究 [J], 刘琳;李志胜;胡慧东;宋维力
2.金属辅助化学刻蚀法制备尺寸可控的硅纳米线 [J], 刘浩;刘锦辉
3.金属辅助化学刻蚀法制备硅纳米线的研究进展 [J], 王盼;童领;周志文;杨杰;王茺;陈安然;王荣飞;孙韬;杨宇
4.金属辅助化学刻蚀法制备硅纳米线及其工艺参数优化 [J], 王波;高灿灿;薛睿
5.电催化金属辅助化学刻蚀法制备硅纳米线/多孔硅复合结构 [J], 陈力驰;王耀功;王文江;麻晓琴;杨静远;张小宁
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微电子制造技术氧化硅的湿法刻蚀60页PPT
16、自己选择的路、跪着也要把它走 完。 17、一般情况下)不想三年以后的事， 只想现 在的事 。现在 有成就 ，以后 才能更 辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须 充满光 明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人只会裹足不前，莽撞的 人只能 引为烧 身，只 有真正 勇敢的 人才能 所向披 靡。
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
湿法刻蚀硅片v型槽
用湿法刻蚀的方法在硅片上做连续V型槽图l 硅片v型槽示意图图中V型槽的两个斜面为(111)晶面，底面为(100)晶面。
由晶体结构学原理可以知道，(111)晶面与(100)晶面的夹角为54．74°。
在（100）硅片上，沿着（110）方向腐蚀时可以暴露出倾角为54.74°的（111）面，从而形成V型槽结构。
由于硅片的腐蚀存在备向异性，硅(111)晶面的腐蚀速度远小于(100)面的。
因此，只要选择适当的腐蚀温度和时间，就能得到如图1所示的硅片V型槽。
将硅单晶体按（100）方向切成所需大小的硅片。
通过氧化、光刻、腐蚀，即可制作出合格的硅片V型槽。
1氧化硅片经抛光表面、清洗后，在1130℃下，先通湿氧氧化2.5 h，再通干氧氧化l h，在其表面就氧化出一层厚度大约为1μm、均匀致密的氧化层，该氧化层作为腐蚀硅的掩模层。
2光刻采用双层掩模法，即在氧化硅表面蒸发上一层铬、金，厚度分别为50 nm、80 nm。
因为铬、金腐蚀时间较短，光刻胶的抗腐蚀性已足够。
这样，用光刻胶作掩模先腐蚀铬、金，再用铬、金作掩模腐蚀SiO2。
SiO2腐蚀液配为HF：NH4F：H20=1：2：3，腐蚀时间约10 min。
这种双层掩模光刻法腐蚀出的SiO2层图形边缘平整、无锯齿。
最后去胶，将SiO2层残留的铬、金完全腐蚀掉。
整个光刻过程如图2所示。
图2 湿法刻蚀流程示意图3硅腐蚀将已定域腐蚀SiO2层的硅片放入已配好的硅腐蚀液中，硅腐蚀液的配方为氢氧化钾：异丙醇：水=1：2：2。
在78℃下腐蚀。
由于硅的腐蚀存在各向异性，经一定的腐蚀时间，大约80 min 即可得到要求的V型槽。
另外，为防止V型槽底部出现“小岛”，在腐蚀过程中，需要一定的搅拌。
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微机电系统课程实验之三
采用湿法刻蚀技术制作微V型槽《微机电系统》课程组编写
电子科技机械电子工程学院
2005年5月
实验名称：采用湿法刻蚀技术制作硅微V 形槽
一、 实验目的
1、理解硅湿法刻蚀加工原理；掌握硅晶体晶向对湿法刻蚀过程、最终形成
结构形状的影响规律；
2、理解微加工工艺流程；通过运用硅湿法刻蚀加工装置、完成其腐蚀实验
过程，培养对微加工过程的具体感性认识； 3、学习微结构测试、分析的相关知识。
二、 实验任务
选择适当硅片，在其上表面上刻蚀平行V 型槽阵列，用于某MEMS 组装结构。
周期350微米，槽宽205微米。
槽数量3~5个。
三、 实验原理
1、 硅湿法刻蚀加工原理
硅是各向异性材料，因此对硅的不同晶面将有不同的腐蚀速率，基于这种腐蚀特性，可以在硅衬底上加工出各种不同的微细结构，例如我们将要加工的V 型槽。
腐蚀剂可分为两类：一类是有机腐蚀剂，例如EPW （乙二胺，邻苯二酸和水按一定比例配成）、联胺；另一类是无机腐蚀剂，例如KOH 、NaOH 、LiOH 、CsOH 、NH 4OH 等等。
由于有机腐蚀剂排放的气体有毒，所以我们将考虑采用氢氧化钾溶液作为腐蚀剂。
其腐蚀的反应式为：
↑+=++232222H SiO K KOH O H Si
（2-1）
在有乙丙醇（（CH 3）2CHOH ，缩写为IPA ）参与的情况下，其反应式为：
+-+++=+H OH K O H KOH 22
（2-2） 262)(42--=++OH Si O H OH Si
（2-3）
即首先将硅氧化成含水的硅化物。
O H H OC Si CHOH CH OH Si 2267323266])([)(6)(+=+--
（2-4）
由上述反应式可知，KOH 首先将Si 氧化成含水的硅化合物，然后与IPA 反应，形成可溶解的硅络合物，这种络合物不断离开硅的表面。
2、 湿法刻蚀加工中的各向异性与V 型槽的形成
(110) (100) (111)
图1 硅晶体的晶面
硅的湿法腐蚀速率与硅晶体的晶面方向有关，这是由硅晶体的各向异性特性得到的。
正是硅晶体有此特性，才能制作出各种微细结构。
硅晶体中存在多个晶面，其中较为常用的有三个（目前市场上常见的硅片均是以这三个晶面为衬底）：（100）、（110）、（111）。
晶面的相对位置如图1所示。
其中以（100）晶面为衬底的硅片具有以下腐蚀特性：在掩膜上刻出的任一种封闭图形，在经过长时间的腐蚀之后，都会形成〈110〉取向且四侧壁为{111}面的孔腔（注：〈110〉表示与[110]晶向同性质的一系列晶向，{111}表示与（111）晶面同性质的一系列晶向，晶向是晶面的法线），如图2所示。
由Si晶面性质可知，100晶面与111晶面的夹角为54.74°。
图3的V型槽结构正是我们希望得到的。
图2 （100）为衬底的硅片腐蚀
（111）（111）
54.74°
Si
图3 硅片上腐蚀出的V型槽结构
（硅片上镀了一层铬作为掩蔽层）
四、实验步骤
1、硅片准备
实验前要选择好硅片，要求以100晶面为衬底。
在显微镜下判别硅片属于
（100）、（110）、（111）晶面基底的哪一种类型（可用显微镜观察背面，若是一些规则的正方形方块，则为100晶面）。
将沉积好二氧化硅薄膜的硅片镀上一层均匀的铬层（厚度约0.2μm），然后严格沿基准面平行的方向（110晶向）切割为小方块。
2、熟悉湿法刻蚀加工装置
KOH溶液腐蚀硅的速率与KOH的浓度、温度、晶向、有无IPA有关。
为保证腐蚀过程中速率的稳定，所采用的湿法腐蚀装置在设计时须作以下考虑：
a.在腐蚀的化学反应过程中，Si表面的KOH溶液浓度不断变化，所以需
要搅拌装置不断的均匀搅动，以保证溶液的浓度稳定性；
b.高温下产生大量的水蒸气，改变了溶液的浓度，需要冷却回流装置；
c.需要恒温加热装置，以保持溶液的温度（同时保留温度计插孔）；
d.反应过程中有气体产生，需保留出气口。
按照以上考虑，设计并制作出用于KOH溶液的腐蚀装置，如图4所示。
3、熟悉湿法刻蚀加工流程
其工艺流程如图5所示，过程为：用甩胶机镀上一层均匀的光刻胶，用光刻机曝光处理，去铬，去胶，去氧化层，然后用湿法腐蚀装置刻蚀V型槽。
要求观察、了解图5中工艺1到工艺6的操作过程，对于相应的设备仪器形成感性认识。
4、配腐蚀液
参考教材与参考资料上的配方，配成腐蚀液。
5、腐蚀
进行具体的腐蚀实验，观察其过程，总结规律，发现其中出现的最主要问题。
6、 测试
学习测试微V 型槽几何形状的有关方法，利用台阶仪等仪器得到微V 型槽几何参数准确数据。
图5 湿法腐蚀工艺流程
五、 实验内容
1、设计腐蚀系统配方；
2、根据实验原理和实验步骤指导内容，动手操作腐蚀实验，记录、分析实
验过程；
3、对微V 型槽形状尺寸进行测试，分析实验结果。
六、 思考题
1、采用（100）基底硅片湿法刻蚀出的微V 形槽底部角度数值是多少、如何
计算出？若采用（110）、（111）硅片湿法刻蚀，能否得到微V 形槽，形状如何？
2、实验中所选用的腐蚀液，对比其他腐蚀系统有什么特点？
3、设计硅微加工工艺过程的一般程序有何规律？
4、实验中作为腐蚀掩蔽层的二氧化硅的变化情况如何？如何更加有效地减
小二氧化硅塌边现象对V 型槽形状精度造成的影响？
5、 有那些测试方法可以测定V 型槽的几何形状与尺寸？使用台阶仪中最重
要的注意事项是什么？
工艺1：镀铬
工艺2：涂胶；烘烤固化
工艺3：曝光去胶，露出图形
工艺7：湿法腐蚀刻V 型槽 工艺6：去二氧化硅层
工艺5：去胶
工艺4：用去铬液去铬。