本文我們華林科納半導體有限公司研究了類似的現象是否發生在氫氧化鉀溶液中添加的其他醇，詳細研究了丁基醇濃度對（100）和（110）Si平面表面形貌和蝕刻速率的影響，并給出了異丙醇對氫氧化鉀溶液的蝕刻結果，為了研究醇分子在蝕刻溶液中的行為機理，我們還對溶液的表面張力進行了測量。

實驗中采用了（100）和（110）取向的硅晶片。晶片的蝕刻過程在氫氧化鉀水溶液中進行。酒精濃度增加到飽和水平，這可以在溶液表面觀察到一層單獨的酒精層。以異丙醇、1-丁醇、異丁醇和叔丁醇作為添加劑（圖1），氫氧化鉀濃度分別為3或5M(15或23wt%)。蝕刻實驗是在一個帶有回流冷凝器的攪拌條件下(機械攪拌210rpm)的玻璃容器中進行的。晶片在75±0.5C的溫度下蝕刻60min。

酒精濃度對（100）平面和（110）平面蝕刻速率的影響如圖所示2,在所有被研究的酒精中，在氫氧化鉀溶液中添加少量的酒精會顯著降低兩個平面的蝕刻率。用微刻工具進行蝕刻深度測量，估計了晶片的蝕刻速率,測量是在室溫(20C)下進行的，因為測量容器必須是開放的，因此酒精可以在高溫下蒸發，在一定濃度的醇類條件下，可以觀察到（100）平面和（110）平面的蝕刻速率的最小值。

眾所周知，氫氧化鉀溶液的酒精飽和度顯著降低了（110）蝕刻率，而（100）蝕刻率的降低相對較低，這種效應可以通過醇分子在（110）平面上的優先吸附來解釋，被吸附的分子被認為抑制了反應物(水和oh基團)進入硅表面的途徑，從而導致蝕刻速率的降低。因此，酒精濃度的逐漸增加會導致醇分子的吸附更強，蝕刻速率的降低更大。然而，這一解釋并不足以描述（110）和（100）平面的蝕刻速率最小值的發生。

在一定程度上減緩（100）表面的蝕刻過程。然而，這也可以從吸附密度與酒精濃度的變化的角度來解釋。如果吸附的醇分子是山丘形成的微掩模(Rola和Zubel2011)，酒精分子的密集吸附也會導致山丘分布更密集，因此（100）蝕刻速率降低更大。

通過研究氫氧化鉀水溶液中醇濃度對（100）和（110）平面蝕刻速率和表面形貌的影響，實驗采用異丙醇和三種丁醇異構體，蝕刻速率與醇濃度的最小值不僅對異丙醇，而且對丁醇也觀察到,此外在接近蝕刻率最小值的濃度時，（110）表面的粗糙度降低，雖然在此濃度下，（100）表面覆蓋著小山丘，但在低濃度異丁醇和叔丁醇溶液中蝕刻的小山丘相對較小,一般來說，氫氧化鉀溶液的飽和導致（100）表面的山丘密度降低，但降低的強度隨酒精的不同而不同。

根據蝕刻速率結果、表面張力測量結果和文獻報道，提出了各向異性蝕刻過程中醇與硅表面相互作用的機理,假設蝕刻速率與酒精濃度的最小值對應于吸附在硅表面的酒精分子的最大密度,當醇濃度升高時，氫鍵網絡逐漸破裂，導致了蝕刻率的增加,這種現象一直發生到酒精蝕刻溶液飽和,（100）平面的蝕刻速率最小值比（110）平面更明顯，這可能是由于后者的疏水性更高，因此醇分子對其的吸附更強,然而，這一假設應該通過對不同晶體取向的硅晶圓的潤濕性測量來證明。

審核編輯：湯梓紅