《炬丰科技-半导体工艺》工艺制备的硅纳米柱与金属辅助化学蚀刻的比较
书籍：《炬丰科技-半导体工艺》
文章：工艺制备的硅纳米柱与金属辅助化学蚀刻的比较
编号：JFSJ-21-063
作者：炬丰科技
网址：http://www.wetsemi.com/index.html
概述
通过金属辅助化学蚀刻 (MacEtch) 湿蚀刻工艺制造的纳米柱与博世干蚀刻工艺制造的纳米柱进行了比较。本研究中的博世工艺提供了具有光滑侧壁的垂直纳米柱，这优于典型的博世工艺。然而，纳米柱的垂直度取决于它们在晶片内被蚀 刻的位置。另一方面，MacEtch 工艺使用 20 nm 厚的 Au 膜提供了从 100 到 1000 nm 直径的非常一致的特征，而无需昂贵的蚀刻工具。本技术报告讨论了 MacEtch 和博世工艺之间的区别。
关键词
金属辅助化学蚀刻、博世工艺、纳米柱
一、简介
硅纳米柱由于表面积大而在纳米制造行业引起了极大的兴趣，可以在传感、光伏、微电子、光电子和光子学等各个领域进行探索。
垂直纳米柱阵列具有更高的表面积与体积比的优势，从而导致更高的灵敏度和信噪比。该项目的目标是对 Quattrone Nanofabrication Facility (QNF) 的金属辅助化学蚀刻 (MacEtch) 制造的硅纳米柱进行现场检查，并将它们与使用博世工艺通过深反应离子蚀刻 (DRIE) 制造的纳米柱进行比较，这是一种成熟的深硅干蚀刻技术。
MacEtch 是一种湿法蚀刻工艺，它提供结构参数的可控性，例如取向、长度、形态、 等等。此外，还提供了一种制造极高纵横比半导体纳米结构的简单且低成本的方法。该工艺利用贵金属（例如 Au、Ag 或 Pt）的催化活性来蚀刻其下方的硅，以氧化剂的混合溶液（例如过氧化氢（H2O2)) 和酸（例如氟化氢 (HF)）。 图1描绘了MacEtch过程的示意图。图 2 显
示了 MacEtch 工艺流程。从图中可以看出第2电子‑通过H的还原在Au层上产生电子空穴并在 Si 和 Au 层之间的界面注入到 Si 衬底中。HF 会通过形成六氟化硅离子溶解掉氧化的硅原子(氟化硅 )。由于催化作用，贵金属下方的蚀刻速率远高于没有金属的蚀刻速率贵金属的特性，因此当半导体正下方被蚀刻时，金属层会下降到半导体中。本报告描述了使用 MacEtch 制造 100 到 1000 nm 的纳米柱过程。
另一方面，博世过程涉及一系列
(a) 使用 SF 的几乎各向同性硅蚀刻的交替步骤等离子体和 (b) 钝化已经蚀刻的硅以防止
使用化学惰性聚合物（通常，C4F8). 重复该循环以获得各向异性垂直蚀刻。随着循环的
进行，它会产生波纹类型侧壁带有扇形结构。对于较小的特征尺寸，扇贝尺寸变得与特征尺寸相当，因此可能会造成问题。这份报告展示了一种使用少量获得光滑侧壁硅纳米柱的方法
通过释放蚀刻气体 (SF6) 和钝化气体（C4F8) 同时。该反应在较低温度下进行以控制蚀刻并获得各向异性蚀刻轮廓。图 3 显示了 DRIE 的流程。文章全部详情，请加V获取：hlknch / xzl1019
实验数据及内容
略
结果讨论
略
总结
MacEtch 湿蚀刻工艺制造的纳米柱与博世干蚀刻工艺制造的纳米柱进行了比较。本研究中的博世工艺提供了具有光滑侧壁的垂直纳米柱，这优于典型的博世工艺。然而，纳米柱的垂直度取决于要蚀刻的位置。另一方面，MacEtch 工艺可以更简单、更便宜地蚀刻硅材料，而无需昂贵的蚀刻工具。这项研究表明，MacEtch 工艺使用 20 nm 厚的 Au 膜提供了非常一致的特征，但柱子的顶部仍然是多孔的且不光滑。一些参数需要进一步研究，例如 Au膜厚和蚀刻液，以获得更好的特性。
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