硅片的平整度3
时间：2025-03-20 发布人：admin 点击数：0
晶硅作为半导体材料的重要代表，其晶体结构与金刚石一致，呈现出典型的面心立方晶胞结构。这种结构的最小单元是由五个原子构成的正四面体，每个顶角原子都被相邻的四个四面体所共享，众多这样的最小单元共同构成了单位晶胞。由于晶体具有微观各向异性的特性，硅晶体中不同晶面上原子的分布情况存在明显差异。其中，单晶硅的（111）晶面硅原子密度最大，在这个晶面上，一个硅原子会与次表面的三个硅原子形成三个共价键；（100）晶面的硅原子密度次之，该晶面上的一个硅原子与次表面的两个硅原子形成两个共价键；而（110）晶面的原子密度最小，在这个晶面上，一个硅原子与其次表面上的一个硅原子形成一个共价键，同时还与表面原子形成两个共价键。硅的不同晶向特性，决定了它们在微机电系统（MEMS）领域有着不同的应用方式。而 MEMS 器件在选择衬底晶向时，也需要综合考虑多方面因素。对于大多数 MEMS 器件而言，除了将外延层作为晶向种子层之外，选择特定晶向的主要原因在于满足体硅加工工艺的需求。在 MEMS 加工中，（100）晶向硅有着广泛的应用。当采用 KOH 或 TMAH 对 (100) 型硅片进行各向异性湿法腐蚀时，无论掩膜图形简单还是复杂，也无论腐蚀过程如何进行，最终都会形成一个独特的四棱锥 V 槽结构。这个四棱锥 V 槽的（100）面与 4 个停止面（111）面之间形成 54.74° 的夹角。正是由于（100）晶向硅的这种各向异性湿法腐蚀特性，它成为了 MEMS 领域中最为常见的加工技术之一。例如，在制备微针、凸台结构和凹槽结构等方面，（100）晶向硅都发挥了重要作用，并且成功应用于硅压力传感器、加速度计、扫描探针等多种 MEMS 器件中。扬州晶格半导体提供高纯度、大尺寸单晶硅、多晶硅、柱状晶，并可定制加工各种类型硅部件、硅锭、硅棒、硅聚焦环、硅管、硅筒。17826693981相较于（100）晶向硅，（110）晶向硅在 MEMS 加工中的使用场景相对较少。以在（110）硅片上制作 MEMS 光开关为例，通过 KOH 溶液进行各向异性腐蚀，可以得到质量较高的光开关微反射镜。与使用同样方法在（100）硅片上制作的器件相比，（110）硅片制作的微反射镜在性能上更具优势。值得注意的是，在（110）硅片上难以实现像（100）硅片那样的 V 型槽。但是，沿着与微反射镜面成 70.53° 的方向，使用 KOH 定向腐蚀液在（110）硅片上能够制作出一列错开的、成 70.53° 的平行四边形蚀坑。这一列并置的平行四边形蚀坑构成了一个锯齿状沟槽，光纤可以准确地置于该沟槽内，其位置由沟壁两侧的齿尖进行限定，从而实现光纤的精确定位。此外，在 (110) 衬底上，通过将掩膜图形与 (110) 和 (100) 面交线方向设置成适当的角度，可以得到与 (110) 面垂直的 (111) 面。利用这种腐蚀方法，能够获得类似干法刻蚀所制备的高深宽比的腐蚀槽，为 MEMS 器件的制作提供了更多的可能性。（111）晶向硅在 MEMS 领域也有着独特的应用技术。首先使用干法刻蚀出一定深度的两条长方形微槽，然后对其侧壁进行保护，接着刻蚀牺牲层，最后进行 KOH 或 TMAH 各向异性湿法腐蚀。在湿法腐蚀过程中，腐蚀会沿着单晶硅片内部横向进行，最终腐蚀终止面为 (111) 面。当腐蚀释放完全后，会形成一个嵌入式腔体，其投影呈现出六边形的形状。只要合理设计可动结构，优化可动结构晶向的排布方式，并对结构进行有效的侧壁保护，就可以实现硅片内部的选择性横向腐蚀，从而释放可动结构。这项技术由中科院微系统所团队发明，并在压力传感器、加速度传感器等 MEMS 器件的制备上拥有相关专利保护，为 MEMS 技术的发展提供了重要的技术支持。综上所述，硅的不同晶向在 MEMS 领域都有着各自独特的应用方式，通过对这些晶向特性的深入理解和合理利用，可以不断推动 MEMS 技术的创新和发展。
