單晶硅片堿性溶液中的蝕刻速率

本文研究了用金剛石線鋸切和標(biāo)準(zhǔn)漿料鋸切制成的180微米厚5英寸半寬直拉單晶硅片與蝕刻時間的關(guān)系，目的是確定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(jié)構(gòu)相關(guān)，缺陷相關(guān)，由于表面存在的氧化層，還是由于有機(jī)殘差。

通過采用研磨和離子研磨的方法制備了橫截面透射電鏡樣品，反射率測量是使用基于光纖，光學(xué)排列進(jìn)行的，利用日立S-4800掃描電子顯微鏡(SEM)、200keVJEOL2010F透射電子顯微鏡(TEM)和表面成像系統(tǒng)公司的原子力顯微鏡(AFM)對其表面結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究。

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通過比較漿料切割晶片和FAS切割晶片的厚度減少情況，F(xiàn)AS切割晶片在初始時間為5-10分鐘內(nèi)的蝕刻率較低，這在另外圖中得到了闡明，其中繪制了當(dāng)氫氧化鉀濃度分別為30%和47%時，漿液和FAS切割晶片的厚度減少圖，對于超過大約10分鐘的蝕刻時間，這兩種類型的晶片的蝕刻速率是相同的。

在漿液切面的橫截面上顯示了一層非晶Si(a-Si)，典型厚度為20-40納米，在非晶態(tài)層的下面，可以觀察到一個300-600納米厚的缺陷區(qū)域；大多數(shù)缺陷位于表面800納米的層中，但也有一些位于2000納米的深度。通過比較切割漿料和切割FAS晶片的表面結(jié)構(gòu)截面，F(xiàn)AS切割晶片的非晶層和缺陷層平均厚2-3倍，根據(jù)在蝕刻過程中初始階段測量的蝕刻速率，TEM觀察到的非晶硅層在前2-5秒內(nèi)被蝕刻掉，因此不是在初始階段蝕刻速率降低的原因。

在進(jìn)行預(yù)清洗過程時，蝕刻速率變化不大，說明表面沒有氧化硅掩蔽層或有機(jī)殘留物層，透射電鏡調(diào)查也證實(shí)了這一發(fā)現(xiàn)。

最后通過FAS和標(biāo)準(zhǔn)漿料晶片的堿性溶液中的蝕刻速率隨時間、溫度和不同的預(yù)清洗過程的變化，結(jié)果顯示，氫氧化鉀濃度的最大蝕刻率在20-30wt%左右，在初始5-10分鐘的蝕刻過程中，F(xiàn)AS晶片的蝕刻率低于漿狀晶片，這取決于氫氧化鉀的濃度和溫度；為了表征晶片表面，我們使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)以及反射率測量，通過比較切割漿料和切割FAS晶片的表面結(jié)構(gòu)橫截面，觀察到非晶硅層和缺陷層，但得出結(jié)論，不限制初始較高的蝕刻速率。

　　審核編輯：湯梓紅