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硅的晶向及工艺理论简介

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硅的晶向及工艺理论简介

硅晶态硅又分为单晶硅和多晶硅, 它们均具有金刚石晶格, 晶体硬而脆, 具有金属光泽,能导电,但导电率不及金属,且随温度升高而增加,具有半导体性质。晶态硅的熔点 1410C, 沸点 2355C, 密无定形硅是一种黑灰色的粉末。用硅来做 MEMS 产品,主要应用 100或( 110)的晶圆,在各向异性腐蚀法实现腐蚀的过程中, 采用湿法腐蚀和干法腐蚀, 其中干法刻蚀与晶体的晶向没有直接的关系, 仅靠轰击硅片表面的高能粒子的方向来实现控制, 而湿法腐蚀则主要依靠不同晶面的腐蚀速率之间的差异来实现的。例如,在诸如悬臂梁、桥、凹坑结构的实现中,采取 100 面的晶圆加工,沿 晶向做掩膜,然后在碱性溶液 KOH或 NaOH 中腐蚀,可以实现与 100 面夹角为 54.7的 {111}光滑面,这在压力传感器等结构的制作中经常用到。另外,也有采用( 110)硅片加工( 110)面是 MEMS 中用途最广泛的晶面之一,而且湿法腐蚀( 110)硅片时,表现出与( 100)硅片不同的特性,在(110)硅片上腐蚀制作出垂直于衬底的 {111}面, 可以提供大面积/高质量的光学表面,在光学领域具有广泛的应用。下图给出( 110)硅片上存在 {111}面方位及其各向异性掩膜腐蚀截面, ( 1) ( 2) ( 3)分别表示了 ( 110) 硅片中存在 {111}面的三个方位, 沿着这三个方位做定向掩膜腐蚀, 方位 ( 1)和( 2)形成 U 型沟槽,而( 3)方位则形成 V型沟槽。 U 型沟槽的侧壁是与表面( 110)面相垂直的 {111}面,分别是( 111) ( 111 ) ( 11 1)和( 111)面,这四个 {111}面两两平行,彼此间夹角为 70.53, V 型槽的两侧壁为 ( 111) 面和 ( 111 ) 面, 与 ( 110) 面的夹角为 35.26。形成 V 型沟槽的方位( 3)与( 110)硅片定位面( 111)面的夹角为 54.5。两面夹角计算公式

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