В качестве травителя используют смесь кислот HF/HNO3. Следующие химические реакции
суммируют основные механизмы изотропного травления кремния (стадии 1-4).
Первоначально происходит окисление кремния до окиси кремния, а затем окись
кремния травится фтористоводородой
кислотой (HF) (стадия 4).
- Образование двуокиси азота (NO2)путем взаимодействия азотной кислоты с азотистой кислотой (HNO2),
которая вседга присутствует в небольших количествах в азотной кислоте.
HNO2 + HNO3 = 2NO2 + H2O
- Окисление кремния двуокисью азота.
2NO2 + Si = Si2+ + 2NO2
- Образование окиси кремния SiO2
Si2+ + 2(OH) = SiO2 + H2
- Травление окиси кремния SiO2
SiO2 + 6HF = H2SiF6 + H2O
При высоких концентрациях HF скорость реакции травления определяется главным образом температурой травителя,
что обусловлено сильной температурной зависимостью стадий 1-3 окисления кремния.
При низких концентрациях HF скорость реакции травления контролируется диффузией из-за
слабой температурной зависимости стадии 4 травления
окиси кремния
Фтористоводородная кислота (HF) в отсутствии азотной кислоты (HNO3) не взаимодействует с кремнием.
Скорость травления окиси кремния (SiO2) определяется в основном концентрацией HF.
Из-за высокой пористости окись кремния, нанесенная из паровой фазы (например CVD окисел)
имеет более высокую скорость травления, чем термический окисел
SiO2
Для контроля воспроизводимости скорости травления следует температуру травителя
контролировать в пределах ╠ 0.5°C.
Разбавление смеси кислот HF/HNO3уксусной кислотой улучшает
смачивание гидрофобной поверхности кремния травителем, что увеличивает и
выравнивает скорость травления. Допированный кремний (n- и p-типа) травится быстрее, чем
не допированный кремний.
Рекомендуемый состав для изотропного
травления кремния:
HF : HNO3 : CH3COOH : H2O = 10,2% + 39,5% + 23.2% + 27,1%
на основании материалов фирмы MicroChemicals
|