結晶各向異性蝕刻

結晶各向異性蝕刻

因此,(111)面比(100)面更難進行蝕刻(蝕刻速度較慢)。 隨著蝕刻的進行,難以被蝕刻的(111)面顯現出來,形成各種各樣的形狀。 如果採用(110)面的晶圓,可製作出垂直較深的溝槽。

利用矽結晶面造成的蝕刻速度差異,可製作出V字型溝槽及梯形凹陷等多種形狀。

矽的結晶呈金剛石狀結構,結晶內部的矽原子分別以4條化學鍵形成共價鍵合。然而表面的矽原子,其結合方式隨結晶面的不同而各異。例如在(100)面上,4條化學鍵中2條斷開,2條相連。面通過3條化學鍵連線,只有1條斷開。因此,(111)面比(100)面更難進行蝕刻(蝕刻速度較慢)。

矽結晶各向異性蝕刻正是利用了這一差異。圖1表示從(100)面對矽進行蝕刻時(圖1的(a)(b)(c))、以及從(110)面進行蝕刻時(圖1的(d)(e)(f))的形狀差異。隨著蝕刻的進行,難以被蝕刻的(111)面顯現出來,形成各種各樣的形狀。

(圖)結晶各向異性蝕刻結晶各向異性蝕刻

圖2是利用結晶各向異性蝕刻製作的、名為個別細胞融合槽(Cell)的MEMS元器件。將V字型槽排列在一起,在這些槽中放入細胞,通入電流破壞細胞膜,使其融合。即使採用如右側照片所示的適當形狀的掩模,通過蝕刻也能呈現出(111)面,因此可自動形成美觀的圖案。

如果採用(110)面的晶圓,可製作出垂直較深的溝槽。這是因為面處於垂直方向(111)上。不過,由圖1(d)可以看出,垂直的面之間的角度為70度。另外,在該三角形底面上會出現傾斜的(111)面。如果想去除這樣的面,可從上方照射YAG雷射(圖1(f))。

(圖)結晶各向異性蝕刻結晶各向異性蝕刻

矽結晶各向異性蝕刻通過鹼性液體進行蝕刻。代表性的鹼性液體包括:KOH(氫氧化鉀)、TMAH四甲基氫氧化銨)、EDP(乙二胺-鄰苯二酚)、N2H4·H2O(水合肼)等。這些液體各有優缺點,可根據不同目的區別使用。

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