硅的濕法化學(xué)腐蝕

濕法化學(xué)腐蝕是比較古老的硅微機(jī)械加工工藝之一，有各向同性和各向蠟性兩種濕法化學(xué)腐蝕之分。總的來(lái)說(shuō) ，濕法腐蝕工藝是相當(dāng)復(fù)雜的，需要操作者具有高度熟練的技能。在這兩種腐蝕方法中，各向異性腐蝕法顯得更為重要。腐蝕速率的各向異性是由于硅的晶體學(xué)特性決定的，有可能比較準(zhǔn)確地控制被腐蝕結(jié)構(gòu)的幾何圖形一一在晶體學(xué)的限制之內(nèi)。另一方面 ，各向同性腐蝕產(chǎn)生的形狀是由腐蝕溶液的濃度決定的，通常較難控制。

(1) 各向同性腐蝕

腐蝕溶液是高濃度氫氟酸 (HF)和硝酸 (HNO₃ )的混合物，這些都是腐蝕性很強(qiáng)的液體。對(duì)于少數(shù)幾種不能被這些混合物腐蝕的材料之一是特氟隆 (Teflon) ，它被用來(lái)制作盛放腐億液的容器和托架。另外，氨化硅也具有抗腐包能力，所以它可被用作，各向同性腐蝕的最大腐伺速率接近于1 mm/min，如此一來(lái)，300 μm厚的硅在20~30s的時(shí)間內(nèi)就會(huì)被溶解掉。如果以這種速度腐蝕 ，機(jī)械加工是不可述所講的腐蝕液必須經(jīng)過(guò)稀釋。通常，氫氣酸 CHF)和硝酸 CHNO，)與水混合與甲酸再混合效果會(huì)更好。各向同性腐蝕的腐蝕速度與腐蝕溶液的濃度密要注意的是，經(jīng)過(guò)被水或者甲酸混合的較高濃度的稀釋液所腐蝕的表面會(huì)變得比較粗糙。

(2)各向異性腐蝕

各向異性腐蝕是在特定的溶液和材料中沿不同晶向，其腐全速率不同，呈現(xiàn)擇人性腐蝕 ，這就是所謂的各向異性腐蝕。

含有羥基(OH)的腐蝕溶液對(duì)硅的腐蝕速率是各向異性的。在晶體學(xué)的(111）的腐蝕 速率最小值，并且(取決于浴液)在(001) (KOH)和(110)(EDP)，帶有異丙醇的（KOH)有淺的腐蝕速率最小值。工藝溫度在60°C或更高時(shí)，最大腐蝕速米。在(111)晶向的最小瘓蝕速率通常小100多倍，在淺的最小值方向的腐蝕速率1/2~1/5。通常(111)唱向最小值在采用各向異性濕法腐蝕的微主導(dǎo)作用。

圖15 - 11給出了三種晶面的定義。

硅的腐蝕速率取決于溫度和濃度，在大約20% 重量百分比處存在腐蝕 速率的最大值，這個(gè)濃度通常被廣泛使用，因?yàn)樵谠摑舛认碌奈⑿∽兓⒉挥绊懜g速率。各向異性腐蝕允許對(duì)圖形的橫向尺寸進(jìn)行良好的控制，但如果沒(méi)有其他的措施，腐蝕的深度只能用腐蝕時(shí)間來(lái)控制。通常薄細(xì)的結(jié)構(gòu)是由腐蝕整個(gè)圓片得來(lái)的，只留下一個(gè)圓片薄得多的薄膜或梁。在各向異性腐蝕中需要注意對(duì)凸角的補(bǔ)償，因?yàn)楦飨虍愋愿g在兩個(gè)(111) 面凹陷的角落處停止，然而凹陷的角落已被腐蝕 ，在腐蝕過(guò)程中，像(411) 這樣較高指數(shù)的平面就呈現(xiàn)出來(lái)，通常在腐蝕臺(tái)面由(111) 面約束的凸出的結(jié)構(gòu)時(shí)需要 這些。所以，必須防止凸出角的腐蝕，采取的措施是通過(guò)給掩模版一個(gè)適當(dāng)?shù)男问骄湍苓_(dá)到。