書籍：《炬豐科技-半導體工藝》

文章：工藝制備的硅納米柱與金屬輔助化學蝕刻的比較

編號：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行了比較。本研究中的博世工藝提供了具有光滑側壁的垂直納米柱，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。本技術報告討論了?MacEtch?和博世工藝之間的區(qū)別。

關鍵詞

金屬輔助化學蝕刻、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、光電子和光子學等各個領域進行探索。

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

MacEtch?是一種濕法蝕刻工藝，它提供結構參數(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體納米結構的簡單且低成本的方法。該工藝利用貴金屬（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高于沒有金屬的蝕刻速率貴金屬的特性，因此當半導體正下方被蝕刻時，金屬層會下降到半導體中。本報告描述了使用?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

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

進行，它會產(chǎn)生波紋類型側壁帶有扇形結構。對于較小的特征尺寸，扇貝尺寸變得與特征尺寸相當，因此可能會造成問題。這份報告展示了一種使用少量獲得光滑側壁硅納米柱的方法

通過釋放蝕刻氣體?(SF6)?和鈍化氣體（C4F8)?同時。該反應在較低溫度下進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獲取：hlknch?/ xzl1019

實驗數(shù)據(jù)及內(nèi)容

略

結果討論

略

總結

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行了比較。本研究中的博世工藝提供了具有光滑側壁的垂直納米柱，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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