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摘要

? ? ? 綜述了半導(dǎo)體各向異性蝕刻的表面化學(xué)和電化學(xué)。描述了對堿性溶液中硅的各向異性化學(xué)蝕刻和 n 型半導(dǎo)體中各向異性孔的電化學(xué)蝕刻的最新見解。強(qiáng)調(diào)了電流效應(yīng)在開路蝕刻中的可能作用。

介紹

? ? ??由于簡單、成本效益和多功能性，濕化學(xué)蝕刻方法在半導(dǎo)體器件技術(shù)中得到廣泛應(yīng)用。雖然一些半導(dǎo)體可以通過還原分解，但實際蝕刻通常涉及固體的氧化. 價電子從與溶液中的蝕刻物質(zhì)（開路蝕刻）或通過外部電路（電化學(xué)蝕刻）對電極的表面鍵合中去除。對于開路蝕刻，可以區(qū)分兩種機(jī)制。第一個是“電化學(xué)”：溶液中的氧化劑從固體的價帶中提取鍵合電子，即它“注入空穴”，當(dāng)它位于表面時，會導(dǎo)致鍵斷裂。由于空穴是移動的載體，氧化劑的還原和固體的氧化這兩個反應(yīng)可以看作是獨立的電化學(xué)反應(yīng)；它們可以在空間上分開（下面將給出一個例子）。這種蝕刻形式通常稱為無電蝕刻。第二種機(jī)制是化學(xué)機(jī)制：溶液中的活性蝕刻劑與表面原子之間直接發(fā)生電子交換反應(yīng)。

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化學(xué)蝕刻：堿性溶液中的硅

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?圖 3. 電流-電位 (i-V) 曲線顯示兩個晶面 A 和 B 之間原電池的形成。蝕刻由氧化劑的擴(kuò)散控制。

陽極蝕刻：各向異性孔隙

? ? ? HF溶液中Si的多孔陽極蝕刻已為人所知并應(yīng)用多年 一個特別有趣的方面是蝕刻高度有序和強(qiáng)各向異性的介孔和大孔，其尺寸分別在 <50 nm 和 P50 nm 范圍內(nèi)。在 n 型硅中，這種孔可以通過光陽極蝕刻生長，這是 Lehmann 等人完善的方法. 為了定義二維排序，通過例如光刻和各向異性化學(xué)蝕刻在硅表面的正面引入蝕刻坑圖案。

結(jié)論?

? ? ? 各種形式的各向異性蝕刻廣泛應(yīng)用于器件制造。這種過程的機(jī)制極其復(fù)雜，涉及多種物理和化學(xué)因素。雖然這些因素是已知的，但我們當(dāng)前的模型通常無法解釋實驗觀察到的許多微妙之處。這適用于各向異性化學(xué)蝕刻和中孔/大孔蝕刻。

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