湿刻蚀是指什么？有哪些应用

蚀刻工艺有两个基本类别：湿蚀刻(wet)和干蚀刻(dry)。湿刻蚀是材料浸入化学溶液后会溶解。干燥刻蚀使用反应性离子或气相蚀刻剂来溅射或溶解材料。

 

湿蚀刻(wet)和干蚀刻(dry)在应用效果中各有利弊。下边这两个表的对比供参考。今天重点聊一下湿刻蚀。

 

湿刻蚀（wet etching）

湿化学蚀刻通过将基板浸入溶解液，选择性地去除材料。该蚀刻工艺的化学性质提供了良好的选择性，如果精心选择，目标材料的蚀刻速率将大大高于掩模材料。

蚀刻在各个方向上以相同的速度进行（Isotropic etching）。掩模中的长而窄的孔会在硅中产生V形凹槽。如果正确进行蚀刻，则这些凹槽的表面在原子上可以是光滑的，并且尺寸和角度非常精确。



某些单晶材料（例如：硅）将根据基材的晶体学取向而具有不同的蚀刻速率。这被称为各向异性蚀刻（Anisotropic etching），最常见的例子之一是在KOH（氢氧化钾）中蚀刻硅，其中Si <111>平面的蚀刻速度比其他平面（晶体学取向）慢约100倍。因此，在（100）-Si晶片中蚀刻矩形孔会导致金字塔形的蚀刻凹坑具有54.7°的壁，而不是像各向同性蚀刻那样具有侧壁弯曲的孔。

使用氢氟酸（HF etching）腐蚀，一般会采用稀释的水性蚀刻剂，通常以49％的浓缩形式，5：1、10：1或20：1的缓冲氧化物蚀刻剂或稀释的HF（buffered oxide etchant，BOE）。这一技术在中世纪就已经用于玻璃蚀刻。如今被用于集成电路（IC）制造中以构图栅极氧化物，直到该工艺步骤被RIE（reactive ion etching）取代。

氢氟酸（氢氟酸（HF）的腐蚀性 - 用电灯泡做个试验）尽管是一种弱酸，之所以称之为弱酸，是因为开始如果人体接触初期并没有明显的疼痛感觉，发现时已经为时已晚。氢氟酸被认为是洁净室中较危险的酸溶液之一。如果人体接触，会渗透皮肤，并直接扩散到骨骼。

用于选择性地去除硅的掺杂剂的电化学蚀刻（Electro-chemical etching，ECE）是一种较为自主的腐蚀方法，可以有选择地控制蚀刻。需要一个有源的p-n二极管结，一些掺杂剂是用于抗腐蚀速度的（“腐蚀停止”）；例如：硼（boron）是常见的蚀刻停止的掺杂剂（etch-stop dopant）。

结合如上所述的湿法各向异性蚀刻，ECE已成功用于控制商用压阻硅压力传感器中的硅膜片厚度。可以通过硅的注入（implantation），扩散（diffusion）或外延沉积（epitaxial deposition of silico）来产生选择性掺杂的区域。 湿刻蚀广泛应用于IC制造业。




审核编辑：刘清