Ätzen von Silizium - MicroChemicals GmbH

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Ätzen von
Silizium
Version: 2012-02-11
Quelle: www.microchemicals.de/technische_infos
Unser Poster „Crystalline Silicon“
Kristallografie, Ätzraten von Si (isotrop und anisotrop) und SiO , Si-Wafer-Herstellung, darge-
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stellt auf einem DIN A0 Poster ... Interesse? Gerne senden wir Ihnen ein oder mehrere Exemplare
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Unsere Lagerliste sofort verfügbarer Si-Wafer: Si-Wafer.
Seit 2010 beliefern wir unsere Kunden neben Fotochemikalien, Lösemitteln und Ätzchemikalien
auch mit Si-Wafern (2 - 8 Zoll, ein- und beidseitig poliert, optional mit SiO 2 und Si 3 N 4 ). Aus
diesem Grund freuen wir uns, Sie auch zu diesem Thema mit technischem Support unterstützen
zu können.
Vielen Dank für Ihr Interesse!
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Anisotropes Ätzen von Silizium
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MicroChemicals GmbH - Ätzen von Silizium
Stark alkalische Medien (pH > 12) wie wässrige KOH- oder TMAH-Lösungen ätzen kristallines
Silicium über die Summenformel
Si + 4 OH - � Si(OH) 4 + 4 e -
Da die Si-Atome der verschiedenen Kristallebenen für die Ätzreaktion unterschiedliche Aktivierungsenergien
aufweisen, und das KOH-Ätzen von Si nicht Diffusions- sondern Ätzratenlimitiert
ist, erfolgt der Ätzvorgang anisotrop: Während die {100}- und {110}-Ebenen geätzt
werden, bilden die stabilen {111}-Ebenen einen Ätz-Stopp:
(111)-orientierte Si-Wafer werden kaum angegriffen.
(100)-Wafer bilden Pyramiden mit quadratischer Grundfläche und {111}-Ebenen als Mantelflächen,
welche z. B. auf kristallinen Si-Solarzellen zur Verringerung der Lichtreflexion realisiert
werden.
(110)-Wafer bilden rechtwinklige Gräben mit {111}-Ebenen als Flanken, wie sie in der Mikromechanik
und Mikrofluidik Verwendung finden.
Die Anisotropie, die ab-
[100]
{100}
[100]
[111]
[110]
anisotropes
Ätzen
{111}
[010]
{111}
{110}
[100] [110]
soluten Ätzraten und die
Homogenität des Ätzens
hängen neben der Ätztemperatur
sowohl von
Defekten im Silicium, wie
auch von Verunreinigungen
der Ätze durch
Metallionen und bereits
geätzten Si-Ionen ab.
Auch die Dotierung des Si
spielt eine große Rolle:
Hoch Bor-dotiertes Si bildet
beim Ätzen Borsilikat-
Glas, welches ab sehr hohen
Bordotierungen (>
10 19 cm -3 ) als Ätzstopp
wirkt.
Die folgende Tabelle zeigt
Ä t z r a t e n ,
Ätzselektivitäten bzgl.
verschiedener Kristallebenen
und die Ätzrate
der Hartmasken Si 3 N 4 und
SiO 2 für verschiedene
Ätzmedien.

Isotropes Ätzen von Silicium und SiO 2 mit HF/HNO 3
Ätzmedium
KOH
(44%, 85°C)
TMAH
(25%, 80°C)
EDP
(115°C)
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Ätzratenverhältnis Ätzrate (absolut)
Vorteile (+)
(100)/(111) (110)/(111) (100) Si3N4 SiO2
Nachteile (-)
300 600
(-) metallionenhaltig
1.4 µm/min

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