文档介绍：2 2 2
第 31 卷第 10 期华中科技大学学报(自然科学版) Vol. 31 No. 10
2003 年 10 月 J . Huazhong Univ. of Sci. & Tech. (Nature Science Edition) Oct. 2003
Si 基片各向异性腐蚀特性研究
姜胜林曾亦可刘少波刘梅冬
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摘要: 为了制备高性能铁电薄膜红外探测器,对 Si 微桥的湿化学腐蚀工艺进行了研究. 利用 Si 基片各向异性
腐蚀特性,在四甲基氢氧化铵(简称 TMAH) 水溶液中加入氢氧化钾( KOH) 作为各向异性腐蚀液(简称
KTMAH) ,研究了 TMAH 与 KOH 摩尔比、腐蚀浓度、腐蚀温度对 Si 基片腐蚀特性的影响. 结果表明:Si (100)
面的腐蚀速度随着腐蚀液浓度和温度的升高而增大,随着 TMAH 与 KOH 摩尔比的降低, KTMAH 腐蚀液对
掩膜层的腐蚀程度加剧. 选用 5 g/ L 的过硫酸盐( PDS) 与 TMAH 质量分数为 25 %、TMAH 与 KOH 摩尔比为
2 的 KTMAH 混合液作为腐蚀液,并在 80 ℃× 2. 5 h 的腐蚀条件下能得到平整的腐蚀面,可以制备质量较好
的微桥结构.
关键词: Si 基片各向异性; 腐蚀特性; KTMAH 腐蚀液
中图分类号: TN304 文献标识码: A 文章编号: 1671 4512 (2003) 10 0022 04
红外探测器焦平面阵列(U FPA) 是红外热成于 U FPA 系统的微细图形刻蚀.
像系统的关键部分,其性能与薄膜材料及其制备
工艺密切相关. 在材料系列确定的条件下,焦平面 1 腐蚀实验
阵列制备工艺对红外探测器焦平面阵列性能的影
响至关重要. 在铁电薄膜单元热释电红外探测器单晶 Si 的各向异性是采用湿化学腐蚀法对
的制备工艺中,利用腐蚀加工技术制备微桥的过其实现精确微细加工的前提条件. 此外,单晶 Si
程尤为关键,它直接影响到器件的灵敏度. 常用的的取向、n 型或 p 型掺杂浓度、腐蚀剂的组分比
腐蚀法有湿化学腐蚀、电化学腐蚀和激光腐蚀等, 例、浓度、温度及搅拌速度都将影响微细图形的形
其中湿化学腐蚀法加工范围广泛,最为简便实用、成. 以(100) 单晶 Si 为研究对象,其各向异性腐蚀
经济. U FPA 系统的灵敏元横向尺寸一般为 mm 速度如图 1 所示[1 ] . 由图可清楚看出: 以倾斜
级或亚 mm 级,利用 Si 基片各向异性腐蚀特性, 54. 7°的(111) 面的腐蚀速度最慢,而以(133) 面腐
通过改进传统腐蚀工艺,湿化学腐蚀法可以应用蚀速度最快,因此与( 1 0 0 ) 面呈 3 5 . 3°夹角的
图 1 (100) Si 单晶上的各向异性腐蚀
(111) 面为腐蚀边界面. 利用这种腐蚀特性,可制口,则可得到四棱锥体腐蚀坑,若适当控制腐蚀时
出轮廓清晰,侧壁十分均匀的 V 型槽和悬臂梁. 间,则实际得到四棱台腐蚀坑.
在(100) 面上(110) 和(1 10) 方向开一个正方型窗实验选取厚度为 350μm ,电阻率为 2. 5 × 108
收稿日期: 2003 03