氫氧化鉀腐蝕單晶硅片蝕刻速率的研究

為確定FAS晶片損傷蝕刻期間蝕刻速率降低的根本原因，無論是與表面結構、缺陷相關，還是由于表面存在的氧化層，還是由于有機殘由金剛石線鋸切和標準漿鋸切制成的180米厚5英寸半寬直拉單晶硅片與蝕刻時間的關系。

利用日立S-4800掃描電子顯微鏡(SEM)、200keVJEOL201010F透射電子顯微鏡(TEM)和表面成像系統公司的原子力顯微鏡(AFM)，通過研磨和離子研磨制備了截面透射電鏡樣品，采用基于光纖、光學排列的反射率測量。

圖1

圖1為75°C下不同濃度氫氧化鉀漿料切割片厚度降低，表面反射率隨刻刻時間的變化，氫氧化鉀漿料濃度在20-30%左右的刻刻率更大，加之反射率初降低是因為微裂紋的開口，增強了表面的紋理，圖2為在75°C下不同濃度氫氧化鉀漿料切割片厚度降低，表面反射率隨刻刻時間降低，表面反射率初降低不明顯，因為表面沒有微裂紋。

圖2

FAS切割料切割片和FAS切割片的厚度降低，FAS切割片在初始時間5-10分鐘內的蝕刻率較低，這在另一張圖中得到了澄清，在氫氧化鉀濃度分別為30%和47%的情況下，漿料和FAS切割片的厚度降低，對于超過10分鐘的蝕刻時間，這兩種類型的蝕刻率相同。

在漿液切面橫截面上顯示的是一層非晶Si(A-Si)，具有20-40納米的典型厚度，在非晶層下可以觀察到300-600納米厚的缺陷區；缺陷大多在表面800納米的層中，但也有部分在2000納米的深度。通過對比切割漿液和切割FAS芯片的表面結構橫截面，FAS切割芯片的非晶層和缺陷層平均厚度為2-3倍，TEM觀察到的非晶硅層在前2-5秒內根據腐蝕過程中初期測量的蝕刻率進行蝕刻，所以并不是初期蝕刻率下降的原因。

透射電鏡調查也證實，在預清洗過程中，蝕刻率變化不大，表面沒有氧化硅掩蔽層或有機殘留層。

最后，隨著時間的推移，FAS和標準漿片的堿性溶液的蝕刻速率隨著溫度的變化和不同的預清洗過程的變化而變化。結果表明，根據氫氧化鉀的濃度和溫度，氫氧化鉀濃度的更大蝕刻速率約為20-30wt%，FAS晶片的蝕刻速率在最初5-10分鐘的蝕刻過程中低于漿片；為了表示晶片表面，我們采用了掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、原子力顯微鏡(AFM)和反射率測量，通過比較切割漿料和切割FAS晶片的表面結構橫截面，觀察非晶硅層和缺陷層，但得出的結論是，對較高的初始蝕刻速率沒有限制。