Silicon (SI) je osnovni materijal u poluvodičkim industriji, a njena tehnologija prerade ključna je za razvoj mikroelektronike i mikroelektromehaničkih sistema (MEMS). U preradi silikona, tehnologija Etching jedan je od ključnih koraka za postizanje složenih mikro-nano struktura. Međutim, stopa etchinga Silicon nije ujednačena, već vrlo ovisna o orijentaciji kristala (kristalni smjer). Ova ovisnost orijentacije kristalne orijentacije direktan je rezultat razlika u gustini aranžmana i orijentacije kemijskog obveznica silikonskih atoma na različitim kristalnim avionima. Ovaj članak će detaljno razgovarati o odnosu između brzine silikona i kristalne orijentacije i analiziranje njegove praktične primjene u mikro-nano obradi.
Silikonska kristalna struktura i kristalna orijentacija
Silicon je kristal sa dijamantnom strukturom, a njegov atomski aranžman pokazuje značajne razlike na različitim kristalnim avionima. Uobičajeni kristalni avioni uključuju (100), (110) i (111) avione.
(100) Kristalna ravnina: atomski aranžman je relativno labav, a hemijske veze su izloženije.
(110) Kristalna ravnina: Atomska gustina je između (100) i (111).
(111) Kristalna ravnina: Atomski aranžman je najkompaktniji, a hemijske veze teško je napasti etchant.
Razlike u atomskom aranžmanu ovih kristalnih aviona direktno utječu na stopu etapa, čineći ponašanje jetkanja različitih kristalnih aviona pokazuju značajnu anisotropy.
Ovisnost orijentacije kristala u mokrom etchingu
Mokro jetkanje jedna je od najčešće korištenih tehnika u silikonskoj obradi, posebno u anizotropnom jetku. Najčešće korišteni etccrati uključuju alkalna rješenja kao što su Koh (kalijum hidroksid) i tmah (tetrametilamonijum hidroksid). Stope etching različitih kristalnih aviona značajno se razlikuju:
(100) Kristalna ravnina: Zbog labavog rasporeda atoma, stopa etching je najbrže.
(110) Kristalna ravnina: Stopa jetkanja je brže, ali nešto niže od (100) ravnine.
(111) Kristalna ravnina: Zbog bliskog rasporeda atoma, stopa jetkanja je najsporija
Na primjer, u Otopinu Koh, omjer brzine jetkanja je obično (100) :( 110) :( 111) {3}}: 600: 1. Ova anizotropna imovina omogućava vlažno jedrenje da precizno kontrolira morfologiju strukture na silikonskim vaflama.
Kristalna orijentacija ovisnost u suhom
Suho jetkanje (kao što je to ječivanje plazme i dubokih reaktivnih jona) obično pokazuje jaču anisotropy, ali njegova kristalna orijentaciona ovisnost je slabija. Suho jetkanje uglavnom postiže materijalno uklanjanje kombinirajući fizičko bombardiranje i hemijsku reakciju, tako da se utjecaj kristalne orijentacije uglavnom odražava na kontrolu morfologije bočne zida.
Ključni faktori koji utječu na brzinu silikona
Pored kristalne orijentacije, utiče i silikonska stopa zatkanje i sljedećim faktorima:
Temperatura: Povećana temperatura uglavnom ubrzava reakciju otkaza, ali omjer stope otkucavanja za svaki kristalni avion ostaje relativno stabilan.
Koncentracija struje: visoke koncentracije etchantsa (poput Koh) mogu poboljšati anisotropiju, dok male koncentracije mogu smanjiti selektivnost.
Koncentracija doping: Stopa tipa u jako dopiranom silicijumu (kao što je P ++ tip) može se značajno smanjiti, pa čak i elektrohemijsko zaustavljanje može se postići.
