引言

新的微電子產品要求硅(Si)晶片變薄到厚度小于150 μm。機械研磨仍然會在晶片表面產生殘余缺陷，導致晶片破裂，表面粗糙。因此，化學蝕刻方法主要用于生產具有所需厚度的光滑表面的可靠薄晶片。本文研究了在硝酸和氫氟酸的混合溶液中，不同濃度的硝酸對硅片總厚度和重量損失、腐蝕速率、形貌和結構的影響。結果表明，總厚度和失重率隨著硝酸濃度和腐蝕時間的增加而增加。硝酸濃度越高，蝕刻速度越快，蝕刻時間越長，蝕刻速度越慢。隨著腐蝕時間和硝酸濃度的增加，光學顯微鏡觀察到更光滑、更清晰的均勻硅表面圖像。XRD分析表明，腐蝕后硅片的強度比純硅片的強度高，這可能表明腐蝕后硅片表面更光滑。本研究的發現對于生產集成電路制造中關鍵的可靠的、理想的硅晶片具有重要的參考價值。

介紹

薄晶片已經成為各種新型微電子產品的基本需求。這些產品包括功率器件、分立半導體、光電元件和用于射頻識別(RFID)系統的集成電路。微觀世界的新概念機電系統(MEMS)器件要求將晶片減薄到厚度小于150 μm。由于其高減薄率，機械研磨是最常用的晶片減薄技術。市場上可買到的研磨系統通常采用兩步法，首先以高速(5米/秒)進行粗磨，然后以較低的速度(1米/秒)進行細磨，以去除大部分粗磨步驟產生的損壞層。然而，在晶片表面附近仍然存在缺陷帶。該缺陷區的厚度取決于磨削條件。殘余缺陷會在變薄的晶片中產生應力，導致額外的彎曲，并導致晶片破裂。最具成本效益的工藝是濕法蝕刻。與機械研磨相比，在背面使用最終濕法蝕刻工藝減薄的晶片將具有更小的應力。晶片破損將會減少，并且在切割芯片后，將會有更少的裂縫和芯片脫落。

新的微電子產品要求將晶片減薄到所需的厚度。晶圓片表面上的殘留缺陷，導致晶圓片破裂，機械研磨仍會產生粗糙表面。在本研究中使用蝕刻工藝來生產具有期望厚度的光滑表面的可靠的薄晶片。IPA濃度和蝕刻時間對堿性溶液中蝕刻的mc-Si上的金字塔表面結構的影響。研究了硅在添加羥胺的20重量% KOH中的蝕刻行為，用于制造大塊微加工MEMS，蝕刻速率和鉆蝕顯著提高。與普通蝕刻劑相比，高蝕刻速率對于在更短的時間內獲得更大的蝕刻深度非常有用。

在本研究中，我們華林科納半導體研究了在氫氟酸和不同濃度硝酸的混合溶液中，硝酸濃度對硅片總厚度和重量損失、腐蝕速率、形貌和結構特性的各向同性濕法腐蝕效應。用重量法測量總厚度和失重率，用光學顯微鏡獲得形貌圖像，用XRD表征晶體結構。

結果和討論

圖1和圖2分別顯示了在20重量%、23重量%和26重量%的三種不同HNO3濃度下與48重量% HF混合蝕刻的Si的總厚度和重量損失與蝕刻時間的關系。當HF和HNO3兩種酸混合在一起時，蝕刻過程將是活躍的，這取決于蝕刻劑濃度的百分比和待蝕刻的Si晶片的初始厚度。HF和HNO3的混合物的密度和粘度更接近于水[8]。因此，這種混合物的傳質阻力或有效傳遞膜的厚度可能相當低。向不參與蝕刻反應的混合物中添加粘稠酸不會改變化學動力學，但會因粘度增加而增加傳質[8]。如果初始厚度非常薄，蝕刻劑濃度的百分比將低于初始濃度。這是因為如果兩種原始百分比濃度沒有混合在一起，硅片將被蝕刻得更快和更劇烈，從而導致更大的變化。

在本研究中，由于硅晶片的初始厚度僅為660 μm。因此，基于目前的結果，對于48 wt% HF/ 26 wt% HNO3，硅晶片的總厚度和重量損失的百分比變化給出了最好的硅減薄效果，這對于在微電子器件中使用是必不可少的。

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總結

綜上所述，浸泡在硝酸和氫氟酸混合溶液中的硅的腐蝕速率和重量損失隨著腐蝕時間和硝酸濃度的增加而增加。由于拋光效應，當在較高的腐蝕時間和硝酸濃度下腐蝕時，觀察到光滑和均勻的Si結構。XRD結果表明，腐蝕硅片的強度比純硅片高隨著蝕刻時間的增加而增加。用26重量% HNO3和48重量% HF的混合物腐蝕的硅片給出了最好的腐蝕速率。目前的腐蝕研究表明，腐蝕后的硅有可能適合于微電子產品制造中的薄型封裝。

　　審核編輯：湯梓紅