koh腐蚀硅角度
硅的基本性质
硅的基本性质(共36页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--第一章硅的基本性质硅属元素周期表第三周期ⅣA族，原子序数l4，原子量28．085。
硅原子的电子排布为1s22s22p63s23p2，原子价主要为4价，其次为2价，因而硅的化合物有二价化合物和四价化合物，四价化合物比较稳定。
地球上硅的丰度为25．8％。
硅在自然界的同位素及其所占的比例分别为：28Si为92．23％，29Si为4．67％，30Si为3．10％。
硅晶体中原子以共价键结合，并具有正四面体晶体学特征。
在常压下，硅晶体具有金刚石型结构，晶格常数a=0．5430nm，加压至l5GPa，则变为面心立方型，a=0．6636nm。
硅是最重要的元素半导体，是电子工业的基础材料，它的许多重要的物理化学性质，如表1．1 所示。
表1．1 硅的物理化学性质(300K)[4，6]①本书中关于分子、原子、离子密度、浓度的单位简写为cm-3或cm-2。
续表性质符号单位硅(Si)磁化率德拜温度介电常数本征载流子浓度本征电阻率电子迁移率空穴迁移率电子有效质量空穴有效质量电子扩散系数空穴扩散系数禁带宽度(25℃) 导带有效态密度价带有效态密度器件最高工作温度χθDε0n iρiμnμpm n﹡m p﹡D nD pE g(△W e)N cN v厘米-克-秒电磁制K个／cm3Ω·cmcm2／(V·s)cm2／(V·s)ggcm2／scm2／seVcm-3cm-3℃×10-6650×1010×l051350480m n﹡‖=m n﹡⊥=m h﹡p=m l﹡p = (4K)×1019×10192501．1 硅的基本物理和化学性质1．1．1 硅的电学性质半导体材料的电学性质有两个十分突出的特点，一是导电性介于导体和绝缘体之间，其电阻率约在10-4～1010Ω·cm范围内；二是电导率和导电型号对杂质和外界因素(光、热、磁等)高度敏感。
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。
第四讲碱性各向异性刻蚀
碱性各向异性刻蚀优缺点：工艺开发水平较高；结构几何尺寸能够精确控制（晶体结构）；整体的设备投资少，成本相对低；批量加工制造能力强；潜在的可以与CMOS 工艺集成能力；缺点：无法或者很难获得垂直的侧面，因而结构的体积和构造方式有一定制约；一般需双面光刻，成本有所上升（并非湿法独有）KOH 与半导体工艺不兼容，只能安排在最后完成，但是可以选择其它的刻蚀液以求得兼容刻蚀设备简单，但是控制不够精确加工时间比较长（刻蚀深度足够大），可能导致其它的问题依据晶相结构的成型规律显著制约了微结构设计的灵活性，复杂且难以精确预计的凸角补偿使人望而却步。
湿法各向异性刻蚀因为这些缺点正在被逐渐进步的干法刻蚀工艺排挤，但是，目前和不久的将来它仍然是广泛应用的技术，特别是在深度微结构大规模生产工艺中。
各向异性刻蚀的基本原理：单晶硅的不同晶面在部分刻蚀剂溶液中，刻蚀速率各有不同，一部分快，一部分慢，当一块单晶硅暴露于刻蚀剂中，刻蚀快的晶面随着刻蚀进程逐渐趋于消失，而刻蚀速度慢的晶面则倾向于作为终止层得以保留，构成最后结构的组成部分。
各向异性刻蚀的主要优点和缺点盖源于此多种碱性溶液可以胜任各向异性刻蚀的工作，但是其中最著名者当属KOH，其次是EDP （乙二胺+对苯二酚+水）,还有TMAH （四甲基氢氧化铵）、肼（联胺）、氢氧化钠、氢氧化锂、氢氧化铯以及氨水等。
从工艺兼容性、刻蚀选择比等角度比较，EDP 最佳，但是其中的乙二胺毒性比较大，而且易挥发，所以。
在升温的体系中比较难以接受，因此已经被大多数工艺线所摈弃，目前最多使用的是KOH 。
稀的KOH 没有显著毒性，但是也是危险的化学品，特别是在60-100 度的刻蚀温度区间内，它的腐蚀能力十分了得，操作要特别注意自我保护。
一个简单的装置就能够满足使用要求，更为简单的是无上盖回流装置的外溢式结构，辐射加热兼磁力搅拌的方式。
无论何种体系，整个装置必须置于通风柜内工作，以散逸持续产生的氢气。
晶体硅太阳能电池制绒工艺培训
制绒工艺培训
单晶制绒添加剂
主要用途：为单晶硅湿法腐蚀添加剂，通过改变单晶硅腐
蚀中各向异性因子和药液活性，能有效改善太阳能电池片制 程中单晶制绒的工艺效果。
具体效用如下： ➢ 制绒时间短，可提高生产效率； ➢ 绒面大小可调节，从而实现精准受控； ➢ 提高金字塔成核密度，降低反射率，从而提升转换效率； ➢ 金字塔尺寸细小均匀，可显著改善扩散方块电阻，大大减 少铝苞产生几率；
添加剂：降低硅表面张力，促进氢气泡的释放，使金字塔
更加均匀一致。增加溶液的粘稠度，减弱NaOH溶液对硅片的 腐蚀力度，增强腐蚀的各向异性。
HF酸：去除硅的氧化物，使硅片更易脱水 HCL酸：去除金属离子
制绒工艺培训
单晶制绒过程中影响因素
1.碱液浓度 2.溶液的温度 3.制绒腐蚀时间的长短 4.无水乙醇的浓度 5.添加剂的浓度 6.制绒槽内硅酸钠的累积量 7.槽体密封程度、无水乙醇的挥发程度
制绒目的
因为光在非垂直入射至硅表面，会发生反射现象，为了 降低光反射，增强光吸收，需要在硅表面形成绒面，减少光 的反射率，提高短路电流（Isc），最终提高电池的光电转换 效率。
为什么降低反射会增加光的吸收？ 因为需要满足能量守恒定律： 光反射＋光吸收＋光透射＝光总能量
制绒工艺培训
陷光原理
陷光原理就是指使入射光进行二次或者多次反射，从而减 少反射率。
制绒工艺培训
单晶制绒添加剂
➢ 拓宽工艺窗口，制绒过程对NaOH和IPA的浓度敏感性降 低，工艺温度范围广，对制绒槽的温度均匀性要求降低，对 设备精度依赖性显著降低，75-80℃均可制出优良绒面； ➢ 显著减少制绒腐蚀量，可降低硅片翘曲度，减少碎片； ➢ 降低70%的化学品用量，降低了电池制造成本； ➢ 对原硅片要求降低，增大了硅片厂商的选择范围； ➢ 制绒过程稳定可靠，员工操作简便，更适合于自动化制绒 机操作； ➢ 溶液不会增加额外的污染，对人体无毒无害，与其它溶剂 可混合，无干扰作用。
硅集成电路工艺基础10
4、自对准结构和接触
自对准技术是利用单一掩模版在硅片上形成多层自对准结构的技术， 不仅工艺简化，且消除了多块掩模版之间的对准容差。随着器件特征 尺寸的不断缩小，自对准技术已经成为一种常用的工艺方法。 最早发展起来和最常用的自对准技术是源漏的自对准注入（也称为 硅栅自对准），即在多晶硅栅的掩蔽下自对准地进行源漏区的杂质注 入，并同时完成多晶硅栅的杂质注入。 自对准的多晶硅栅避免了采用铝栅时多次光刻引起的栅极错位。
法在上面淀积一层SiO2。 各向异性腐蚀CVD SiO2层以后，只剩下侧墙部分。 在SiO2侧墙保护下腐蚀Si3N4和SiO2层直至露出硅，然后 再去除CVD SiO2侧墙 ，形成由Si3N4和SiO2层包围的平台。 进行沟道阻挡层注入和场SiO2层生长。 最后去除Si3N4和缓冲SiO2层。
10.1、集成电路中的隔离
10.1.1 MOS集成电路中的隔离 自隔离：MOSFET源、漏极的导电类型相同，并与衬底导电类型相反，
所以MOSFET本身就被pn结隔离，即自隔离(self-isolated)。 源漏电流只有在导电沟道形成后才能形成，只要相邻晶体管之间不存在 导电沟道，相邻晶体管间便不会存在显著的电流。 只要维持源-衬底pn结和漏-衬底pn结的反偏，MOSFET便能维持自隔离。 MOS集成电路的晶体管之间不需要pn结隔离，可大大提高集成度。
达到在硅片上选择性保留厚氧化层的目的。
10.1.2 双极集成电路中的隔离
在传统的双极集成电路中的隔离主要是采用结隔离，结隔离已经成为 双极集成电路的标准埋收集极工艺的重要组成部分。
在外延层上淀积SiO2并进行光刻和刻蚀，去除光刻胶露出隔离区上的Si， 随后进行硼扩散，形成p型隔离区。在硅衬底上形成了许多由反偏p-n结隔 离开的孤立的外延岛。 由于需要扩透整个n型层，因此硼的隔离扩散是双极工艺中最费时的。
第四章 MEMS制造技术
更明显，所以工艺中常用重掺杂硼的硅作为硅腐蚀的自停 止层材料。图4.15为重掺杂硼硅腐蚀的自停止腐蚀工艺。其 工艺流程为：
图4.15 重掺杂硼的硅自停止腐蚀工艺
具有的高选择性和物理腐蚀所具有的各向异性，目 前主要是将这两种方法组合起来使用。 4.2.2 （111）面自停止腐蚀技术 图4.16为（111）面自停止腐蚀工艺。其工艺流程为： 4.2.3 p-n结腐蚀自停止技术 p-n结腐蚀自停止是一种使用硅的各向异性腐蚀剂如氢 氧化钾的电化学腐蚀自停止技术，它利用了N型硅和P 型硅在各向异怀腐蚀液中的钝化电位不同这一现象。 图 4.17 给 出 了 在 氢 氧 化 钾 腐 蚀 液 （ 65℃ ， 40% ） 中 （100）晶向P型硅和N型硅样品的电流一电压特性。
4.1. 体微加工
硅的体微加工技术包含硅的湿法和干法技术， 硅刻蚀自终止技术、LIGA技术、以及DEM技术。 4.1.1. 湿法刻蚀技术 技术原理：硅表面点作为随机分布的局部区域的阳 极与阴极。由于这些局部区域化电解电池的作用， 硅表面发生了氧化反应并引起相当大的腐蚀电流， 一般超过100A/cm2。 硅表面的缺陷、腐蚀液的温度、腐蚀液所含的杂质、 腐蚀时扰动方式以及硅腐蚀液界面的吸附过程等因 素对刻蚀速度以及刻蚀结构的质量都有很大的影响。
）
图4.13
离子束腐蚀装置结构原理
图4.14
在纯物理离子腐蚀中出现的制造物的原理示意图
4.1.4.2 物理和化学腐蚀过程相结合 化学腐蚀高选择性+物理腐蚀所具有的各向异性 （1）等离子体腐蚀（Plasma Etcing, PE） （2）反应离子腐蚀（Reactive Ion Etching,，RIE） （3）反应离子束腐蚀 4.2 硅体刻蚀自停止技术 硅体刻蚀自停止技术是体微加工中关键技术之一。 它利用不同晶格取向的硅和掺杂浓度不同，使硅在不 同的腐蚀液中表现出不同的腐蚀性能。 4.2.1重掺杂自停止腐蚀技术 可以认为KOH溶液对重掺杂硅基本上不腐蚀；同时又 知道，重掺杂硼的硅腐蚀自停止效应比重掺杂磷的硅
非晶硅 腐蚀 配方
非晶硅腐蚀配方随着科技的快速发展，非晶硅材料逐渐被广泛应用于电子、光电和能源等领域。
非晶硅具有良好的光学、电学和热学性能，而且具有较高的稳定性和可靠性，因此在太阳能电池、液晶显示器、LED灯等领域得到了广泛的应用。
而对于非晶硅材料的加工和制备，腐蚀是一个非常重要的工艺步骤，在腐蚀过程中，可以使非晶硅表面形成均匀的结构，提高非晶硅材料的光电转换效率和稳定性。
本文将介绍非晶硅的腐蚀机理和腐蚀配方。
一、非晶硅腐蚀机理非晶硅腐蚀是将非晶硅材料置于腐蚀液中，通过化学反应使非晶硅表面形成均匀的结构的过程。
非晶硅腐蚀机理主要包括两个方面：化学反应和电化学反应。
1. 化学反应非晶硅腐蚀液中的氢氟酸(HF)和硝酸(HNO3)会与非晶硅表面的硅键发生反应，生成SiF6和NO2等物质，同时放出氢气(H2)。
这个过程可以用下面的化学式表示：Si + 6HF → H2SiF6 + 2H2↑Si + 4HNO3 → SiO2 + 4NO2↑ + 2H2O2. 电化学反应在非晶硅材料表面，由于存在氧化物和氢氧化物等物质，会形成一个电荷层，称为电双层。
当非晶硅材料置于腐蚀液中时，电双层会发生电化学反应，产生电流。
这个过程可以用下面的化学式表示：Si + 4H2O + 4e^- → Si(OH)4 + 4OH^-2H2O + 2e^- → H2↑ + 2OH^-二、非晶硅腐蚀配方非晶硅腐蚀配方是指将非晶硅材料置于一定比例的腐蚀液中，控制腐蚀液的温度、浓度和腐蚀时间等参数，使非晶硅表面形成均匀的结构的配方。
非晶硅腐蚀配方的选择非常重要，不同的腐蚀配方会影响非晶硅材料的结构和性能。
下面将介绍几种常用的非晶硅腐蚀配方。
1. HF/HNO3腐蚀液HF/HNO3腐蚀液是一种常用的非晶硅腐蚀液，其配方为HF:HNO3=1:3。
在腐蚀过程中，HF可以去除非晶硅表面的氧化物和氢氧化物等物质，而HNO3可以去除非晶硅表面的硅键，使非晶硅表面形成均匀的结构。
湿法刻蚀2
关于碎片
带速太高、某些材料疲劳导致的滚轴、轴承、挡板变形，第 三道水喷淋水压大、吹干风刀气压大，碎片残留在道上没及 时掉下去等等，对于某些差片子，可能还要下掉一些上滚轴 。 从吹干硅片角度讲，吹干风刀气压越大越好；从降低碎片的 角度讲，吹干风刀气压越小越好，所以要恰到好处。对于力 学性能差的片子，不得不牺牲产能（降低上片区/第三区带速 ）来降低碎片。 设备滚轮较为粗糙，各个部件磨合不够，硅片经多次摩擦碎 裂 设备内部气压分布不同于我们以往使用过的设备，个别地方 硅片被气流吹起导致卡片
增加溶液黏度（增大溶液与PSG薄层间的界面张力） 和溶液密度。
第一步、硅的氧化
• 硝酸将硅氧化成二氧化硅，生成二氧化氮或一氧化氮 Si+4HNO3=SiO2+4NO2+2H2O (慢反应) Si+2HNO3=SiO2+2NO+2H2O (慢反应)
• 二氧化氮、一氧化氮与水反应，生成亚硝酸，亚硝酸很快 地将硅氧化成二氧化硅 2NO2+H2O=HNO2+HNO3 (快反应) Si+4HNO2=SiO2+4NO+2H2O (快反应) 第一步的主反应 4HNO3+NO+H2O=6HNO2(快反应)
2、RENA Inoxide 工艺控制
• 刻蚀槽：H2SO4/HNO3/HF，起到刻蚀作用
• 碱洗槽：去除硅片背面的多孔硅，并中和 掉前段工序沾在硅片上的过量的酸 • HF槽：去除正面的PSG，并中和掉前段工序 沾在硅片上的过量的碱
RENA刻蚀的机理
RENA是通过化学反应来进行硅的刻蚀的，其 反应体系很复杂。以下是其中的几个反应 方程式： Si+2HNO3+6HF=H2SiF6+2HNO2+2H2O 3Si+4HNO3+18HF=3H2SiF6+4NO+8H2O 3Si+2HNO3+18HF=3H2SiF6+2NO+4H2O+3H
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koh腐蚀硅角度
本文将详细介绍硅片使用KOH腐蚀溶液的腐蚀过程及其相关因素，如腐蚀硅角度和最佳蚀刻时间等。
我们还将提供一些实践经验，以帮助读者在实际操作中更好地控制腐蚀过程，以达到最佳的蚀刻效果。
一、硅片腐蚀原理
硅片在KOH溶液中的腐蚀是一种化学腐蚀过程，主要依靠氢氟酸和KOH的化学反应来实现。
硅片中的硅与氢氟酸反应生成四氟化硅和硅氢键，这个反应是可逆的。
当溶液中存在足够多的OH⁻离子时，生成的硅氢键会进一步与OH⁻离子反应，生成水和KHS，从而加速了硅片的腐蚀过程。
二、腐蚀硅角度
在KOH溶液中，硅片表面的腐蚀程度会受到角度的影响。
当硅片被放置在溶液中时，不同角度的倾斜会导致溶液在硅片表面的停留时间和渗透深度不同，从而影响腐蚀程度。
一般来说，当硅片与溶液呈45°角时，腐蚀程度最为均匀。
这是因为在这个角度下，溶液在硅片表面上的渗透深度和停留时间都相对均衡，从而保证了蚀刻效果的均匀性。
三、最佳蚀刻时间
除了腐蚀硅角度外，蚀刻时间也是影响蚀刻效果的重要因素。
过短的蚀刻时间会导致硅片表面未充分腐蚀，而过长的蚀刻时间则会导致硅片表面过度腐蚀，影响最终的形状和尺寸精度。
因此，需要根据硅片的材质、厚度以及应用需求来选择合适的蚀刻时间。
一般来说，通过多次试验和经验积累，可以找到最佳的蚀刻时间，从而获得最佳的蚀刻效果。
四、实践经验分享
1. 清洗硅片：在开始腐蚀之前，需要确保硅片表面干净，以避免杂质影响腐蚀效果。
可以使用超声波清洗剂来清洗硅片。
2. 控制温度：KOH溶液的温度会影响腐蚀速度，因此需要确保溶液温度适中，以获得最佳的蚀刻效果。
3. 保持恒定的蚀刻速度：在蚀刻过程中，可以通过控制溶液中的OH⁻离子浓度来保持恒定的蚀刻速度，从而保证蚀刻效果的均匀性。
4. 及时取出硅片：当达到预设的蚀刻时间时，需要及时将硅片取出，以免过度腐蚀。
5. 避免过度搅拌：过度搅拌会加速硅片的腐蚀速度，导致过度侵蚀，因此需要避免。
总之，koh腐蚀硅角度和最佳蚀刻时间是影响蚀刻效果的两个重要因素。
通过了解这些因素并采取相应的实践经验，可以获得最佳的蚀刻效果。
同时，还需要注意安全操作，避免腐蚀液溅到皮肤和眼睛，以免造成伤害。