摘要

在濕法體微機械加工中，蝕刻特性取決于取向。Si{100}和Si{110}晶片上任何幾何形狀的掩模開口的延長蝕刻導致由最慢蝕刻平面限定的結構。為了制造高尺寸精度的微結構，對準沿著晶體方向的掩模邊緣包括這些最慢的蝕刻平面。因此，掩模邊緣的精確對準在微/納米制造中很重要。因此，確定精確的晶體方向至關重要，事實上，這是確保微結構尺寸精確以提高性能的第一步。在這篇綜述文章中，我們對精確確定晶體學方向的不同技術進行了綜合分析。我們已經(jīng)介紹了在二十多年的時間里提出的確定Si{100}和Si{110}晶片上的結晶方向的各種技術。除了詳細討論每種技術及其設計和實現(xiàn)之外，我們還對相關的限制、優(yōu)點和缺點進行了批判性分析。我們還總結了每種技術的關鍵方面，并以表格的形式呈現(xiàn)，以方便讀者參考。這篇綜述文章由詳盡的討論組成，對于在濕法各向異性蝕刻領域中的新手或想了解晶體方向測定技術的研究人員來說是一個方便的參考。

介紹

微機械加工是MEMS/NEMS工業(yè)中微/納米制造的一個組成部分。有兩種微加工方法，即表面微加工和體微加工。顧名思義，表面微加工技術利用襯底(例如晶片)的表面，并且使用表面上沉積的薄膜來制造微/納米結構。沉積的薄膜用作結構層和犧牲層。另一方面，體微加工選擇性地蝕刻體以制造三維特征、懸梁、薄膜等。體微加工進一步分為兩類:干法和濕法蝕刻。干法蝕刻主要使用氣相等離子體進行，但聚焦離子束和激光加工也用于某些特殊情況。如果使用濕化學藥品進行蝕刻，則稱為濕蝕刻。基于不同方向的蝕刻速率，濕法蝕刻可以進一步細分為各向同性和各向異性蝕刻。在各向同性蝕刻中，蝕刻速率在所有方向上都是相同的，并且不取決于結晶方向，然而在各向異性蝕刻的情況下，蝕刻速率是結晶取向的函數(shù)。普通硅濕各向同性蝕刻劑是HF、HNO3和CH3COOH的混合物，而氫氧化鉀(KOH)和四甲基氫氧化銨蝕刻劑最廣泛地用于濕法各向異性蝕刻。還有一些其它的堿性溶液已經(jīng)被研究用于硅濕法各向異性蝕刻，例如乙二胺鄰苯二酚水(EDP或EPW)氫氧化銨，和氫氧化銫(CsOH)。在濕法各向異性蝕刻中，面是所有類型的各向異性蝕刻劑中蝕刻速率最慢的面。因此，硅晶片中穩(wěn)定的蝕刻輪廓(或延長的蝕刻輪廓)由{111}面形成，例如，Si{100}晶片上的任意形狀的掩模開口導致在四個相互垂直的方向上由面組成的正方形/矩形v形槽，如圖2所示。1 而在Si{110}晶片上，它給出六邊形溝槽型結構，包括在?110?和?112?方向上的{111}面。

?

?

結論

這篇綜述文章旨在我們華林科納將迄今為止提出的精確確定Si{100}和Si{110}晶片結晶方向的不同技術集中在一個地方。討論了不同的技術，包括解理邊緣法和使用預蝕刻圖案來確定晶體方向。根據(jù)不同幾何圖形在Si{100}或Si{110}晶片上的適用性，對它們進行了分析。沿著晶體方向對準掩模邊緣的基本技術是使用晶片平面作為參考。然而，考慮到確定晶片平面的不確定性，當需要高尺寸精度時，這是不夠的。

因此，開發(fā)了替代方法。其中之一是通過使用晶片平面作為參考制造結構，然后使用具有最小底切長度的結構邊緣作為精確的晶體方向。然而，測量這種在某些情況下非常小的底切長度是一項繁瑣的任務，并且需要復雜的設備。為了克服這些缺點，已經(jīng)提出了不需要任何測量的其他技術。一種是通過選擇在蝕刻后拐角合并的結構，另一種是通過選擇具有對稱底切的結構等。雖然這些技術不需要測量，但是由于晶片上不同位置的底切率不同，難以確定底切對稱的目標結構等，仍然會帶來相關的誤差。最近，已經(jīng)開發(fā)了自對準技術，由于結構的自對準性質，該技術使得晶體方向看起來很明顯。這些技術在無需測量、魯棒性、實現(xiàn)簡單以及減少識別方向所需的努力方面克服了所有先前技術的缺點。這些技術可以在不使用任何復雜設備的情況下使用。
?