Процессы жидкостного химического травления -Изотропное химическое травление -Анизотропное

Процессы жидкостного химического травления -Изотропное химическое травление -Анизотропное химическое травление -Селективное химическое травление

Сопло струйного принтера

Общие принципы кинетики травления n перенос реагента к поверхности подложки; n адсорбция реагента, характеризуется Нads; n реакция на поверхности, приводит к изменению свободной энергии F; n десорбция продуктов, характеризуется Нvap; n перенос продуктов от травящейся поверхности.

Признаки реакции, контролируемой диффузией n зависимость энергии активации от вязкости, ее значения находятся в диапазоне 1 - 6 ккал/моль; n увеличение скорости реакции при перемешивании реагента; n одинаковая скорость травления всех кристаллографических плоскостей; n рост энергии активации при перемешивании.

Признаки процессов, контролируемых скоростью химической реакции n зависимость скорости реакции от концентрации травителя; n отсутствие зависимости скорости от перемешивания; n энергия активации составляет 8 -20 ккал/моль.

Состав травителя - окислитель; - комплексообразователь; - разбавитель.

Изотропное травление монокристаллического кремния Si + 2 HNO 3 + 6 HF H 2 Si. F 6 + 2 HNO 3 + 2 H 2 O +125 ккал/моль Используется для: n удаления поверхностного слоя, поврежденного на предыдущих операциях; n сглаживания острых углов, образовавшихся при анизотропном травлении (для предотвращения концентрации напряжений); n сглаживания шероховатостей, образовавшихся после сухого или анизотропного травления; n создания структур в монокристаллических подложках; n создания рельефа в монокристаллических, поликристаллических или аморфных пленках; n определения положения p-n переходов и дефектов (предварительным изотропным травлением); n утоньшения подложек.

Анизотропное травление монокристаллического кремния Сравнение профилей лунок травления, полученных в изотропных и анизотропных травителях

Конфигурация объемной фигуры травления определяется: n ориентацией исходной пластины кремния; n формой маски для локального травления; n ориентацией маски на поверхности n n пластины кремния; типом анизотропного травителя; концентрацией компонентов травителя; температурой травителя; временем травления.

Зависимость скорости травления от концентрации травителя

При выборе травителя необходимо учитывать: n легкость использования; n токсичность; n скорость травления; n требуемая топология нижней поверхности протравленной структуры; n совместимость с технологией ИС; n остановка травления; n Избирательность по отношению к другим материалам; n материал и толщина маски.

Основные анизотропные травители кремния Состав травителя Температура процесса, о. С Скорость травления грани (100), мкм/мин 1, 4 /400/ КОН/вода, изопропиловый спирт 85 Этилендиамин (NH 2)(CH 2)2 NH 2/пирокатехин/вода, пиразин ТМАН (CH 3)4 NOH/вода 115 1, 25 /35/ 90 1, 0 /от 12, 5 до 50/ Гидразин N 2 H 4/вода, изопропиловый спирт 115 3, 0 /10/

Глубина лунки при анизотропном травлении a = A - 2(H-h)

Способы контроля и обеспечения воспроизводимости размеров упругих элементов: n контроль по времени травления; n периодический контроль; n оптический контроль; n контрольное подтравливание; n самоторможение.

Структуры, полученные анизотропным травлением

Структуры, полученные анизотропным травлением

Анизотропное травление подложки (110)

Угловые компенсаторы

Угловые компенсаторы

Селективное травление жертвенного слоя

Скорости травления жертвенного оксида разного состава в травителе 1: 1 HF: HCl

Травление жертвенных и буферных слоев в буферном травителе (7: 1)

Слипание в процессе освобождения структур

Электрохимическое травление

Строение пор в зависимости от времени и тока анодировния. а г б д в е Изображения поверхности и срезов пористого кремния, полученные с помощью ФИП: а, б, в- образец КЭФ 0, 3 (111) {I 1=170 м. А t 1=30 мин, I 2=40 м. А t 2=60 мин}; г, д, е –образец КЭФ 0, 3 (111) {I=170 м. А t=30 мин}.