湿法化学腐蚀

湿法刻蚀工艺技术湿法刻蚀是半导体制造工艺中常用的一种加工技术，用于制备微小器件和芯片表面的纹理。

湿法刻蚀工艺技术的基本原理是利用化学反应将半导体表面的材料溶解或腐蚀掉，以形成所需的纹理或结构。

湿法刻蚀的关键是控制刻蚀剂的组成、浓度和刻蚀时间等参数，以实现对半导体材料的精确刻蚀。

常用的刻蚀剂有酸、碱和氧化剂等。

其中，酸性刻蚀剂主要用于硅和多晶硅的刻蚀，碱性刻蚀剂主要用于氮化硅和金属的刻蚀，氧化剂则常用于二氧化硅的刻蚀。

湿法刻蚀工艺技术的步骤通常包括：清洗、预处理、刻蚀和中和等。

首先，需要将待刻蚀的材料进行清洗，以去除表面的杂质和污染物。

然后，进行预处理，包括表面活化和掺杂等步骤，以提高材料的表面质量和电学性能。

接下来，将材料浸泡在刻蚀液中，通过调节刻蚀液的组成和浓度，来控制刻蚀速率和形成的纹理结构。

在刻蚀过程中需要不断搅拌和加热刻蚀液，以保证刻蚀效果的均匀性和稳定性。

最后，对刻蚀后的样品进行中和处理，以去除刻蚀剩余物质的残留。

湿法刻蚀工艺技术在半导体制造中有广泛的应用。

它可以用于制备微细结构，如微孔、微沟槽和微凸起等，用于制备电路和芯片的掩模板。

同时，湿法刻蚀还可以用于改变半导体材料的光学性质和表面形貌，用于制备太阳能电池、光学器件和显示器件等。

湿法刻蚀工艺技术的优点是加工精度高、刻蚀速度快、成本较低，同时具有良好的选择性和均匀性。

然而，湿法刻蚀也存在一些缺点，如对环境的污染、刻蚀剂的废液处理问题等。

在实际应用中，需要注意安全操作，严格控制刻蚀参数，以保证刻蚀效果的稳定性和可靠性。

总的来说，湿法刻蚀工艺技术是半导体制造中常用的一种加工技术，可以实现对半导体材料的精确刻蚀。

它在微电子、光电子和新能源等领域具有重要的应用价值，对推动科技进步和经济发展起到重要作用。

1 干法刻蚀和湿法刻蚀干法刻蚀是把硅片外表暴露于空气中产生的等离子体，等离子体通过光刻胶中开出的窗口，与硅片发生物理或化学反响，从而去掉暴露的外表材料。

湿法腐蚀是以液体化学试剂以化学方式去除硅片外表的材料。

2刻蚀速率是指在刻蚀过程中去除硅片外表材料的速度，通常用。

A/min表示刻蚀速率=T/t(。

A/min)其中T=去掉的材料厚度t=刻蚀所用的时间为了高的产量，希望有高的刻蚀速率。

3刻蚀选择比指的是同一刻蚀条件下一种材料与另一种刻蚀材料相比刻蚀速率快多少。

他定义为被刻蚀材料的刻蚀速率与另一种材料的刻蚀速率的比。

干法刻蚀的选择比低，通常不能提供对下一层材料足够高的刻蚀选择比。

高选择比意味着只刻除想要刻去的那层。

4干法刻蚀的主要目的完整的把掩膜图形复制到硅片外表上。

优点：刻蚀剖面是各向异性，具有非常好的侧壁剖面控制，好的CD控制最小的光刻胶脱落或粘附问题好的片内，片间，批次间的刻蚀均匀性较低的化学制品使用和处理费用缺乏：对下层材料的差的刻蚀选择比，等离子体带来的器件损伤和昂贵的设备。

5化学机理：等离子体产生的反响元素与硅片外表的物质发生反响，为了获得高的选择比，进入腔体的气体都经过了慎重选择。

等离子体化学刻蚀由于它是各向同性的，因而线宽控制差。

物理机理：等离子体产生的带能粒子在强电场下朝硅片外表加速，这些离子通过溅射刻蚀作用去除未被保护的硅片外表材料。

6根本部件：发生刻蚀反响的反响腔，一个产生等离子体的射频电源，气体流量控制系统，去除刻蚀生成物和气体的真空系统。

氟刻蚀二氧化硅，氯和氟刻蚀铝，氯，氟和溴刻蚀硅，氧去除光刻胶。

7z微波鼓励源来产生高密度等离子体。

ECR反响器的一个关键点是磁场平行于反映剂的流动方向，这使得自由电子由于磁力的作用做螺旋形运动。

当电子的盘旋频率等于所加的微波电场频率时，能有效把电能转移到等离子体中的电子上。

这种振荡增加了电子碰撞的可能性，从而产生高密度的等离子体，获得大的离子流。

第8章 MEMS湿法腐蚀工艺和过程David W. Burns摘要：通过光刻胶或硬掩膜窗口进行的湿法化学腐蚀在MEMS器件制造的许多工艺过程中大量存在。

本章针对400多种衬底和淀积薄膜的组合介绍了800多种湿法腐蚀配方, 着重介绍了在大学和工业界超净间中常见的实验室用化学品。

另外给出了600多个有关选择或开发制造MEMS器件的新配方的文献。

也给出了近40个内部整合的材料和腐蚀特性的图表，方便读者迅速寻找和比较这些配方。

有关目标材料和腐蚀特性的缩略语为方便比较都进行了统一。

腐蚀速率和对其他材料的腐蚀选择性也给出了。

除了重点讨论在MEMS领域常用的硅和其他常用材料外，III-V化合物半导体和更新的材料也有涉及。

本章讨论主题涉及湿法腐蚀原理与过程；整合湿法腐蚀步骤的工艺方法；湿法腐蚀过程的评估和开发及侧重安全的设备和向代工厂转移的预期；氧化物，氮化物，硅，多晶硅，和锗各向同性腐蚀；标准金属腐蚀；非标准绝缘介质，半导体和金属腐蚀；光刻胶去除和硅片清洗步骤；硅化物腐蚀；塑料和聚合物刻蚀；硅各向异性刻腐蚀，体硅和锗硅自停止腐蚀；电化学腐蚀和自停止；光助腐蚀和自停止；薄膜自停止腐蚀；牺牲层去除；多孔硅形成；用于失效分析的层显；缺陷判定；针对湿法化学腐蚀的工艺和过程，给出了几个实际的案例。

对器件设计人员和工艺研发人员，本章提供了一个实际和有价值的指导，以选择或发展一个对许多类型MEMS和集成MEMS器件的腐蚀。

D．W．BurnsBurns Engineering, San Jose, CA, USAe-mail:dwburns@8.1引言很少有微机械化或集成化的器件是在没有进行一些湿法化学处理的情况下开发或制造的。

不管器件是否是电气的，机械的，电子的，集成的，光学的，光电子学的，生物的，聚合的，微流控的传感器或执行器，有关这些器件的制造工艺或过程的替换决定将对最终的技术和商业成功有重要影响。

这些器件通常在硅衬底、化合物半导体、玻璃、石英、陶瓷或塑性材料上制造，可能涉及在这些材料上淀积一层或多层薄膜并光刻和腐蚀。

湿法冶金中的设备防腐材研1409班周恒2014200534摘要：简要介绍了湿法冶金的国内外发展史及其原理与技术，并阐述了湿法冶金行业中存在的腐蚀问题，最后着重列举了使用耐腐蚀材料、选用重防腐涂料和采用防腐衬里这三个防腐措施，并分别针对每种防腐措施进行了对比与讨论。

关键词：湿法冶金设备防腐湿法冶金是在一定的温度压力下将某种溶剂与金属矿石接触，把矿石中的有用金属溶解出来，再从溶液中提取有用金属的技术［1］。

现代的湿法冶金几乎涵盖了除钢铁以外的所有金属提炼。

在锌、铝、铜、铀等金属的冶炼过程中占很重要的地位，世界上全部的氧化铝、氧化铀、约74%的锌、近12%的铜都是用湿法冶金技术生产的。

较之传统的火法冶金，湿法冶金的优势在于：①湿法冶金过程选择性强；②利于综合回收有价元素；③更为清洁环保（无高温、无粉尘、毒气排放少）；④可以提取火法冶金所不能处理的处理低品位复杂矿和稀有金属［2-3］。

因此，湿法冶金具有广泛的应用前景，研究湿法冶金过程中的设备防腐问题也就极为重要。

1.湿法冶金简介1.1 湿法冶金的国内外发展史追溯历史，早在公元前206年，即在西汉时期，中国就已经运用胆铜法提取铜［4］。

在刘安所著《淮南万毕术》中记载有“曾青得铁则化为铜”，其含义是把铁片放入硫酸铜溶液或其它铜盐溶液中，可以置换出单质铜。

这种方法是现代湿法冶金先驱。

而国外关于湿法冶金的记载则最早出现在十五世纪。

在Paracelsus的《关于炼金术的药剂书》中提到，如果把匈牙利的各种生铁制品在适合的季节里放入一种泉水中，它们就会腐蚀为一种“铁锈”。

多年来，湿法冶金技术发展缓慢，只是作为火法冶金的一个辅助手段而存在。

因为，现代的大规模湿法加工需要大量的电力供应，并且为了满足湿法加工的要求而设计的泵、搅拌器、压力釜和空气压缩机都是较为近代的设备。

直到第二次世界大战后，火法冶金不能提取核武器的原料铀，湿法冶金技术才得以迅速发展。

上世界60年代末至70年代初，学术界更出现了研究无污染冶金的高潮。

9刻蚀技术—湿法刻蚀19.2 湿法刻蚀湿法腐蚀是化学腐蚀，晶片放在腐蚀液中（或喷淋），通过化学反应去除窗口薄膜，得到晶片表面的薄膜图形。

湿法刻蚀大概可分为三个步骤：①反应物质扩散到被刻蚀薄膜的表面②反应物与被刻蚀薄膜反应③反应后的产物从刻蚀表面扩散到溶液中，并随溶液排出。

湿法腐蚀特点湿法腐蚀工艺简单，无需复杂设备保真度差，腐蚀为各向同性，A=0，图形分辨率低 选择比高均匀性好清洁性较差湿法刻蚀参数参数说明控制难度浓度溶液浓度，溶液各成份的比例最难控制，因为槽内的溶液的浓度会随着反应的进行而变化时间硅片浸在湿法化学刻蚀槽中的时间相对容易温度湿法化学刻蚀槽的温度相对容易搅动溶液的搅动适当控制有一定难度批数为了减少颗粒并确保适当的浓度强度，相对容易一定批次后必须更换溶液9.2.1 硅的湿法腐蚀各向同性腐蚀Si+HNO3+6HF → H2SiF6+HNO2+H2O+H2硅的各向异性腐蚀技术 各向异性(Anisotropy)腐蚀液通常对单晶硅(111)面的腐蚀速率与(100)面的腐蚀速率之比很大（1：400）； 各向异性腐蚀Si+2KOH+H2O →K2SiO3+H2O各向异性腐蚀液腐蚀液：无机腐蚀液：KOH, NaOH, LiOH, NHOH等；4有机腐蚀液：EPW、TMAH和联胺等。

常用体硅腐蚀液：氢氧化钾(KOH)系列溶液；EPW(E：乙二胺，P：邻苯二酚，W：水)系列溶液。

硅以及硅化合物的典型腐蚀速率9.2.2 二氧化硅的湿法腐蚀262262SiO HF SiF H O H +→++HFNH F NH +↔34影响刻蚀质量的因素主要有：①黏附性光刻胶与SiO 2表面黏附良好，是保证刻蚀质量的重要条件②二氧化硅的性质③二氧化硅中的杂质④刻蚀温度⑤刻蚀时间9.2.3氮化硅的湿法腐蚀•加热180℃的H 3PO 4溶液或沸腾HF 刻蚀Si 3N 4•刻蚀速率与Si 3N 4的生长方式有关9.2.4 铝的湿法腐蚀3 23222Al 6HNO Al O 3H O 6NO +→++233442Al O 2H PO 2AlPO 3H O+→+9.2.5 铬的湿法腐蚀1、酸性硫酸高铈刻蚀4224324326()3()()Cr Ce SO Ce SO Cr SO +→+2、碱性高锰酸钾刻蚀42424226283324KMnO Cr NaOH K MnO Na MnO NaCrO H O++→+++3、酸性锌接触刻蚀()2424232Cr 3H SO Cr SO 3H +→+↑42242442424()CeOSO +H SO CeOSO 3Ce()SO Ce SO H O H O OH H +→+→↓+硫酸高铈易水解9.2.6 湿法刻蚀设备湿法刻蚀工艺的设备主要由刻蚀槽、水洗糟和干燥槽构成。

湿法刻蚀的流程湿法刻蚀是一种常用的微纳加工技术，广泛应用于半导体、光学器件、生物医学等领域。

本文将介绍湿法刻蚀的流程和相关注意事项。

一、湿法刻蚀的基本原理湿法刻蚀是利用化学反应在材料表面进行腐蚀刻蚀的方法，其原理是将待刻蚀的材料浸泡在特定的腐蚀液中，通过腐蚀液中的化学物质与材料表面发生反应，使材料表面发生溶解或氧化等变化，从而实现对材料的刻蚀。

湿法刻蚀的流程一般包括以下几个步骤：1. 基材准备：首先需要对待刻蚀的基材进行清洗和处理。

清洗的目的是去除表面的杂质和污染物，以保证刻蚀的准确性和稳定性。

常用的清洗方法有超声波清洗、酸洗等。

处理的目的是对基材表面进行预处理，以便于后续的刻蚀。

2. 掩膜制备：接下来需要在基材表面涂覆一层掩膜，以保护部分区域不被刻蚀。

掩膜可以是光刻胶、金属膜等材料。

掩膜的制备需要使用光刻技术，将掩膜材料涂覆在基材表面，然后通过曝光、显影等步骤形成所需的掩膜结构。

3. 刻蚀过程：将掩膜制备好的基材浸泡在腐蚀液中，根据需求选择合适的腐蚀液和刻蚀条件。

腐蚀液可以是酸性、碱性或氧化性溶液，不同的材料需要选择不同的腐蚀液。

在刻蚀过程中，腐蚀液中的化学物质与材料表面发生反应，使材料表面发生溶解或氧化等变化。

4. 刻蚀控制：刻蚀过程中需要控制刻蚀速率和刻蚀深度，以保证刻蚀的准确性和一致性。

刻蚀速率受到多种因素的影响，包括温度、浸泡时间、腐蚀液浓度等。

通过调节这些参数，可以实现对刻蚀速率和深度的控制。

5. 刻蚀后处理：刻蚀完成后，需要对基材进行清洗和处理，以去除残留的腐蚀液和掩膜。

清洗的方法和步骤与基材的要求有关，常用的方法包括超声波清洗、稀酸洗等。

处理的目的是恢复基材的原貌，并使其具备下一步加工的条件。

三、湿法刻蚀的注意事项在进行湿法刻蚀时，需要注意以下几点：1. 安全防护：湿法刻蚀涉及到化学品的使用，需要做好安全防护工作，佩戴好防护眼镜、手套等个人防护装备，保证操作安全。

2. 刻蚀条件选择：根据待刻蚀材料的特性和要求，选择合适的腐蚀液和刻蚀条件，以保证刻蚀效果和一致性。

湿法刻蚀工作总结
湿法刻蚀是一种常见的微纳加工技术，广泛应用于半导体、光电子、生物医学
等领域。

在这篇文章中，我们将对湿法刻蚀工作进行总结，包括工作原理、应用范围、优势和局限性等方面。

首先，湿法刻蚀是利用化学溶液对材料表面进行腐蚀，从而实现微纳米结构的
加工。

在该过程中，溶液中的化学物质会与材料表面发生化学反应，使得材料表面的部分被溶解掉，形成所需的结构。

这种加工方式具有高精度、高分辨率和高表面质量的优势，因此在微纳加工中得到广泛应用。

其次，湿法刻蚀技术适用于多种材料，包括硅、氮化硅、氧化硅、玻璃等。

在
半导体行业，湿法刻蚀被用于制备集成电路、传感器、MEMS器件等；在光电子
领域，湿法刻蚀可用于制备光子晶体、光波导等；在生物医学领域，湿法刻蚀可用于制备微流控芯片、生物传感器等。

此外，湿法刻蚀还具有低成本、易操作、可批量生产等优势，因此受到了广泛
关注。

然而，湿法刻蚀也存在一些局限性，比如只能加工表面结构、加工速度较慢、对材料的选择有限等。

综上所述，湿法刻蚀工作总结表明，这种微纳加工技术具有广泛的应用前景和
发展空间。

随着科学技术的不断进步，相信湿法刻蚀技术将会在更多领域得到应用，并为人类社会带来更多的便利和发展。