書籍：《炬豐科技-半導(dǎo)體工藝》

文章：工藝制備的硅納米柱與金屬輔助化學(xué)蝕刻的比較

編號(hào)：JFSJ-21-063

作者：炬豐科技

網(wǎng)址：http://www.wetsemi.com/index.html

概述

通過金屬輔助化學(xué)蝕刻?(MacEtch)?濕蝕刻工藝制造的納米柱與博世干蝕刻工藝制造的納米柱進(jìn)行了比較。本研究中的博世工藝提供了具有光滑側(cè)壁的垂直納米柱，這優(yōu)于典型的博世工藝。然而，納米柱的垂直度取決于它們在晶片內(nèi)被蝕??刻的位置。另一方面，MacEtch?工藝使用?20?nm?厚的?Au?膜提供了從?100?到?1000?nm?直徑的非常一致的特征，而無需昂貴的蝕刻工具。本技術(shù)報(bào)告討論了?MacEtch?和博世工藝之間的區(qū)別。

關(guān)鍵詞

金屬輔助化學(xué)蝕刻、博世工藝、納米柱

一、簡介

硅納米柱由于表面積大而在納米制造行業(yè)引起了極大的興趣，可以在傳感、光伏、微電子、光電子和光子學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行探索。

垂直納米柱陣列具有更高的表面積與體積比的優(yōu)勢，從而導(dǎo)致更高的靈敏度和信噪比。該項(xiàng)目的目標(biāo)是對(duì)?Quattrone?Nanofabrication?Facility?(QNF)?的金屬輔助化學(xué)蝕刻?(MacEtch)?制造的硅納米柱進(jìn)行現(xiàn)場檢查，并將它們與使用博世工藝通過深反應(yīng)離子蝕刻?(DRIE)?制造的納米柱進(jìn)行比較，這是一種成熟的深硅干蝕刻技術(shù)。

MacEtch?是一種濕法蝕刻工藝，它提供結(jié)構(gòu)參數(shù)的可控性，例如取向、長度、形態(tài)、?等等。此外，還提供了一種制造極高縱橫比半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)的簡單且低成本的方法。該工藝?yán)觅F金屬（例如?Au、Ag?或?Pt）的催化活性來蝕刻其下方的硅，以氧化劑的混合溶液（例如過氧化氫（H2O2))?和酸（例如氟化氫?(HF)）。?圖1描繪了MacEtch過程的示意圖。圖?2?顯

示了?MacEtch?工藝流程。從圖中可以看出第2電子?通過H的還原在Au層上產(chǎn)生電子空穴并在?Si?和?Au?層之間的界面注入到?Si?襯底中。HF?會(huì)通過形成六氟化硅離子溶解掉氧化的硅原子(氟化硅 )。由于催化作用，貴金屬下方的蝕刻速率遠(yuǎn)高于沒有金屬的蝕刻速率貴金屬的特性，因此當(dāng)半導(dǎo)體正下方被蝕刻時(shí)，金屬層會(huì)下降到半導(dǎo)體中。本報(bào)告描述了使用?MacEtch?制造?100?到?1000?nm?的納米柱過程。

另一方面，博世過程涉及一系列

(a)?使用?SF?的幾乎各向同性硅蝕刻的交替步驟等離子體和?(b)?鈍化已經(jīng)蝕刻的硅以防止

使用化學(xué)惰性聚合物（通常，C4F8).?重復(fù)該循環(huán)以獲得各向異性垂直蝕刻。隨著循環(huán)的

進(jìn)行，它會(huì)產(chǎn)生波紋類型側(cè)壁帶有扇形結(jié)構(gòu)。對(duì)于較小的特征尺寸，扇貝尺寸變得與特征尺寸相當(dāng)，因此可能會(huì)造成問題。這份報(bào)告展示了一種使用少量獲得光滑側(cè)壁硅納米柱的方法

通過釋放蝕刻氣體?(SF6)?和鈍化氣體（C4F8)?同時(shí)。該反應(yīng)在較低溫度下進(jìn)行以控制蝕刻并獲得各向異性蝕刻輪廓。圖?3?顯示了?DRIE?的流程。文章全部詳情，請加V獲?。篽lknch?/ xzl1019

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及內(nèi)容

略

結(jié)果討論

略

總結(jié)

MacEtch?濕蝕刻工藝制造的納米柱與博世干蝕刻工藝制造的納米柱進(jìn)行了比較。本研究中的博世工藝提供了具有光滑側(cè)壁的垂直納米柱，這優(yōu)于典型的博世工藝。然而，納米柱的垂直度取決于要蝕刻的位置。另一方面，MacEtch?工藝可以更簡單、更便宜地蝕刻硅材料，而無需昂貴的蝕刻工具。這項(xiàng)研究表明，MacEtch?工藝使用?20?nm?厚的?Au?膜提供了非常一致的特征，但柱子的頂部仍然是多孔的且不光滑。一些參數(shù)需要進(jìn)一步研究，例如?Au膜厚和蝕刻液，以獲得更好的特性。

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