CN101158052B - 用于半导体晶片的碱性蚀刻溶液和碱性蚀刻方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种碱性蚀刻溶液，其即使在传统上广泛使用的相对低的碱性浓度下仍能够提高表面粗糙度、一种使用所述溶液的碱性蚀刻方法、一种制造硅晶片的方法、和一种通过所述方法获得的表面粗糙度提高的硅晶片。根据本发明的碱性蚀刻溶液是包含溴酸盐的腐蚀性碱性水溶液，或包含溴酸盐和硝酸盐的腐蚀性碱性水溶液。
Description
技术领域
本发明涉及半导体-晶片制造技术领域，具体地说，涉及用于硅晶片的新的碱性蚀刻溶液、利用所述溶液的碱性蚀刻方法、使用所述溶液制造硅晶片的方法、和从所述方法获得的硅晶片。
背景技术
当硅晶片用于集成电路例如IC和LSI，分立半导体元件例如晶体管和二极管时，由Czochralski方法(CZ方法)或浮区法(FZ方法)获得的单晶通过使用内径刀片(inner-diameter-blade)刀具或用于斜切边缘线的线锯切断，在进行磨光工艺(lapping)以用自由磨料颗粒提高主表面上的平整度后，进行湿法蚀刻以除去通过上述方法施加到晶片的工艺变形，然后进行镜面抛光。这种湿法蚀刻包括使用混合酸例如氢氟酸、硝酸和乙酸的酸性蚀刻和使用碱例如氢氧化钠或氢氧化钾的碱性蚀刻。
尽管酸性蚀刻具有能够控制蚀刻速率和蚀刻后晶片的表面状态的优点，但是其具有大的蚀刻速率从而导致通过磨光工艺提高的晶片的平整度退化的缺点。
另一方面，尽管碱性蚀刻的蚀刻速率低，但是碱性蚀刻具有能够保持用磨光工艺提高的晶片的平整度的优点，因此获得蚀刻后具有优异平整度的晶片。近年来，为了实现更精细的微构造，对于半导体晶片需要极其高水平的平整度。基于此，碱性蚀刻已经被广泛使用。
在目前已经使用的碱性蚀刻技术中，具有在碱性蚀刻溶液中浓度小于48-50重量％浓度的碱性组分已经被广泛使用。
然而，这种广泛使用的碱性溶液通常具有各向异性，其中在(100)表面上和在(111)表面上的蚀刻速度彼此不相同约60-100倍。这引起在晶片表面上出现凹面部分(concave portion)(在此及后称之为“刻面”(facet))，并且蚀刻后晶片表面上仍存在凹凸不平的问题。如果在晶片表面上的这种凹凸不平很大(如果表面粗糙度很大)，这在设备制造过程中引起颗粒的出现，以及抛光过程中的生产率下降的问题。
为了解决该问题，已经提议例如日本专利公开No.2003-229392中公开的一种技术，其中，具有高浓度(等于或大于50重量％)的碱性溶液被用于控制蚀刻速度和减少各向异性的影响，从而降低刻面的尺寸以提高表面粗糙度。然而，具有高浓度的碱性溶液在冬天会被冻结，由此引起方便性上的问题。
因此，对于能够提高晶片的表面粗糙度而不使用高浓度碱性溶液的用于硅晶片的碱性蚀刻溶液存在强烈的需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种碱性蚀刻溶液，其即使在传统上广泛使用的相对低的碱性浓度下仍能够提高表面粗糙度、一种使用所述溶液的碱性蚀刻方法、一种使用所述溶液制造硅晶片的方法、和一种通过所述方法获得的表面粗糙度提高的硅晶片。
为了发展满足上述需求的优异的碱性蚀刻溶液，本发明人勤奋地研究，结果发现通过使用添加了溴酸盐的碱性蚀刻溶液作为通常使用的腐蚀性碱性水溶液，发生在硅晶片表面上的刻面尺寸可以被降低，从而完成了本发明。
另外，本发明人已经发现由在碱性蚀刻中的发现获得的溴酸盐的效果可以通过加入硝酸盐而保持，从而完成本发明。
也即，本发明涉及一种碱性蚀刻溶液，其中碱性水溶液包含溴酸盐。
另外，本发明涉及一种碱性蚀刻溶液，其中碱性水溶液包含溴酸盐和硝酸盐。
还有，本发明涉及一种碱性蚀刻溶液，其中溴酸盐是溴酸钠。
而且，本发明涉及一种碱性蚀刻溶液，其中溴酸盐是硝酸钠。
另外，本发明涉及一种用碱性溶液蚀刻硅晶片的方法，其中，所述碱性溶液是包含溴酸盐的腐蚀性碱性水溶液。
另外，本发明涉及一种用碱性溶液蚀刻硅晶片的方法，其中，所述碱性溶液是包含溴酸盐和硝酸盐的腐蚀性碱性水溶液。
另外，本发明涉及一种硅晶片蚀刻方法，其中溴酸盐是溴酸钠。
另外，本发明涉及一种硅晶片蚀刻方法，其中硝酸盐是硝酸钠。
另外，本发明涉及一种制造半导体硅晶片的方法，其包括利用包含溴酸盐的腐蚀性碱性水溶液进行碱性蚀刻的步骤，其中蚀刻后的晶片具有等于或小于0.27μm的表面粗糙度Ra。
另外，本发明涉及一种制造半导体硅晶片的方法，其包括利用具有加入至其中的溴酸盐的腐蚀性碱性水溶液进行碱性蚀刻的步骤，其中蚀刻后的晶片具有等于或小于0.27μm的表面粗糙度Ra。
[本发明效果]
与使用通常使用的传统的腐蚀性碱性水溶液的情况相比，通过使用碱性蚀刻溶液(包含溴酸盐的溶液)，可以显著地降低刻面的尺寸，并且可以提高晶片的表面粗糙度，而且蚀刻速度没有明显的降低。而且，可以充分地提高表面粗糙度而不需要使用高浓度的碱性水溶液。因此，碱性蚀刻可以很方便地进行。另外，通过使用碱性蚀刻溶液(包含溴酸盐和硝酸盐的溶液)，抑制了在碱性蚀刻期间的溴酸盐的消耗，从而保持了上述效果。这样，可以进行碱性蚀刻，其能够在低的环境负荷下以极其经济的方式获得具有提高的表面粗糙度的晶片。
(硅晶片)
对能够通过施加本发明的蚀刻溶液而被蚀刻的硅晶片没有特别的限制。本发明的蚀刻溶液可以被施加到本领域技术人员传统上已知的各种硅晶片。特别地，对于尺寸(直径和厚度)、掺杂或不掺杂各种元素，或者存在或不存在预处理没有限制。
(碱性蚀刻溶液)
根据本发明的碱性蚀刻溶液具有如下特性，其中用于硅晶片的传统上已知的碱性蚀刻溶液包含少量的溴酸盐。在此，碱性蚀刻溶液意指包含碱性组分作为蚀刻组分，和如果需要其它组分的水溶液。
在此，对本发明中可用的碱性蚀刻溶液没有特别的限制，只要其是传统上已知的用于硅晶片的碱性蚀刻溶液，并且包括可商购的那些。考虑到理想的蚀刻特性和待蚀刻的半导体晶片的特性，碱性蚀刻溶液可被适当地选择。作为碱性组分，优选无机的碱性氢氧化物。特别地，优选氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化锂及其混合物。在本发明中，尤其优选使用氢氧化钠。
而且，对碱性组分的浓度没有特别的限制，其可根据蚀刻条件和其它条件适当地选择。碱性组分浓度的通常范围为20-60重量％，优选45-50重量％。在此，碱性组分的浓度代表碱性氢氧化物在水溶液中的重量百分比。如果所述浓度低于上述范围，则很难控制蚀刻速度和抑制在表面上的刻面。不优选高于上述范围的浓度是因为这样会引起例如溴酸盐在高浓度碱性水溶液中的不溶性和碱性水溶液自身的冻结的问题。
而且，对本发明中可用的碱性组分的纯度没有特别的限制，可以根据与蚀刻相关的金属污染的程度进行适当地选择。当用于半导体制造工艺时，高纯度的可商购溶液可以原样使用。而且，如果需要，所述溶液优选地由包含其中的具有低浓度金属杂质的碱性组分和超纯水配制。
而且，因为碱性组分的浓度根据蚀刻而变化，所以优选在使用时适当地测量浓度，并根据需要再次提供蚀刻溶液或水。例如可通过中和滴定进行测量。而且，尽管一般的储存条件将足够，但是优选可以防止产生碱性碳酸盐的环境，其将导致浓度的变化并影响蚀刻。
根据本发明的碱性蚀刻溶液具有包含溴酸盐的特性。在此，对溴酸盐没有特别的限制，其可包括溴酸钠、溴酸钾和溴酸锂。特别地，优选钠盐。作为溴酸盐，可原样使用可商购的那些或在净化后使用。
对溴酸盐的浓度没有特别的限制。优选的范围是0.01-10重量％，更加优选0.1-3.0重量％，进一步优选0.1-1.0重量％。如果浓度过低，则不能获得充分提高的表面粗糙度。另外，考虑到成本和可能的来自溴酸盐的杂质混合物，不优选高于上述范围的浓度。
对加入溴酸盐的方法没有特别的限制。溴酸盐可在使用之前预先溶解以储存，和可以原样用于蚀刻。可选择地，所述溶液可在用于蚀刻时配制。另一方面，本发明人已经发现当包含溴酸盐的碱性蚀刻溶液用于蚀刻时，随着蚀刻次数增加，加入溴酸盐的效果降低。由于碱性蚀刻溶液可能在不同的蚀刻条件下使用或用于蚀刻各种形状的硅晶片，优选计算在蚀刻溶液中硅的溶解量，代替蚀刻的次数，其可从蚀刻的量获知。因此，如果硅的溶解量增加，效果会降低，则可以更换蚀刻溶液，或者再加入溴酸盐继续使用。
根据本发明的碱性蚀刻溶液的另一特征是除了溴酸盐之外加入硝酸盐。硝酸盐的效果基于本发明人获得的下述出人意料的发现。即在使用加入溴酸盐的腐蚀性碱性水溶液的碱性蚀刻方法中，刻面的尺寸事实上被非常优异地控制，并可极度降低，从而获得具有改进表面粗糙度的硅晶片。然而，如果重复使用该碱性蚀刻溶液，上述效果会降低。然而，当使用具有还加入至其中的硝酸盐的碱性蚀刻溶液时，可以保持上述效果不降低。
对基于这一目的而加入的硝酸盐没有特别的限制，其可包括具有高纯度的硝酸钠、硝酸钾和硝酸锂。在本发明中，优选硝酸钠。作为硝酸盐，可商购的那些可原样进行使用或净化后使用。
对硝酸盐的浓度没有特别的限制。用于获得效果的优选范围是0.01-10.0重量％。特别地，优选与溴酸盐等分子量的或更大的硝酸盐。通过加入与加入的溴酸盐等分子量或更大的硝酸盐，即使在重复使用碱性蚀刻溶液时，可以保持上述效果更长的时间。
对加入硝酸盐的方法没有特别的限制。硝酸盐可被加入至碱性水溶液，而与溴酸盐的加入顺序无关。另外，硝酸盐可在使用之前预先溶解以储存，和可原样用于蚀刻。可选择地，所述溶液可以在用于蚀刻时配制。
(碱性蚀刻方法)
根据本发明的碱性蚀刻方法具有使用任何上述碱性蚀刻溶液的特征，特别地，所述方法是对于(半导体)硅晶片。
对用于根据本发明的碱性蚀刻方法中的蚀刻条件没有特别的限制。优选在使用传统上已知的碱性蚀刻溶液时所设置的条件，并且根据待蚀刻的半导体晶片的类型(尺寸、厚度、晶体取向)，可以适当地选择任何的蚀刻数量、蚀刻速度、蚀刻时间、温度、搅拌和其它。
而且，对可用于根据本发明的碱性蚀刻方法的蚀刻装置没有特别的限制。优选在使用传统上已知的碱性蚀刻溶液时所使用的装置，并且根据待蚀刻的半导体晶片的类型和蚀刻条件，可以适当地选择任何装置。具体地说，例如，具有循环系统例如循环泵、过滤器和加热器的蚀刻浴是可用的。
使用根据本发明的碱性蚀刻溶液(包含溴酸盐的溶液)的蚀刻方法是优异的，在于可以获得具有提高的表面粗糙度的硅晶片。另一方面，只有溴酸盐的情况下，效果会随着蚀刻的重复而降低。因此，重复使用的程度可通过如下优选地确定，使用适当的标准测试样品进行蚀刻并作为对比测量相对于在蚀刻溶液中所溶解的硅的量获得的硅晶片的表面粗糙度。
而且，使用碱性蚀刻溶液(包含溴酸盐和硝酸盐)的蚀刻方法抑制了根据蚀刻的重复性而对溴酸盐效果的降低，因此可重复使用。另外在此情况下，这种重复使用的程度通过如下优选地确定，使用适当的标准测试样品进行蚀刻并作为对比测量相对于在蚀刻溶液中所溶解的硅的量获得的硅晶片的表面粗糙度。
(半导体-硅晶片制造方法)
根据本发明的半导体-硅晶片的制造方法具有通过使用根据本发明的碱性蚀刻溶液进行碱性蚀刻从而制造半导体硅晶片的特征。
通过根据本发明的制造方法制造的半导体硅晶片是表面粗糙度极其优异的。表面粗糙度可根据不同的目的通过不同的测试方法而被评价。特别地，可从传统上已知的不同的测量方式而测量的表面粗糙度和/或表面光泽度而进行所述评价。特定的测量装置和方法包括对于表面粗糙度的是Mitsutoyo Corporation的Surftest SJ-201P，对于表面光泽度的是Nippon Denshoku Industries Co.，Ltd.的光泽仪PG-1M。
而且，目视评估刻面的形状的目的可通过观察表面形状而实现。特别地，通过显微镜的表面观察是优选的评价方法。利用该方法，可评价例如刻面的形状、尺寸和深度。
以下将参照实施例详细描述本发明，但是本发明并不限于这些实施例。
实施例
在下述实施例和对比例中，使用如下的评价方法：
“晶片评估测试方案”
(1)蚀刻速度(蚀刻速率：μm/秒)：来自ADE的Ultragate9700被用于测量蚀刻前后晶片的中心厚度，蚀刻速度基于下述等式进行计算：
蚀刻速度：(蚀刻前厚度-蚀刻后厚度)/蚀刻时间。
(2)晶片表面粗糙度：来自Mitsutoyo Corporation的SurftestSJ-201P被用于测量基于JIS B0601-1994的Ra。
(3)晶片表面光泽度：来自Nippon Denshoku Industries Co.，Ltd的光泽仪PG-1M被用于测量基于JIS Z8741/K5400的光泽度，具有60度的发光/光接收角。
(4)蚀刻表面观察：来自Keyence Corporatiopn的表面形状测量显微镜VF-7500被用于蚀刻后的晶片表面观察(放大倍数：100×)。
实施例1
(包含溴酸钠和硝酸钠的碱性蚀刻溶液，硅的溶解量：0g/L)
在65升的48重量％氢氧化钠的腐蚀性碱性水溶液(来自TsurumiSoda Co.，Ltd的48％的CLEARCUT-S)中，溶解196g的溴酸钠(来自Wako Pure Chemical Industires Ltd.，Wako试剂化学品)和111g硝酸钠(来自Wako Pure Chemical Industires Ltd.，试剂化学品)以配制包含0.20重量％的溴酸钠和0.11重量％的硝酸钠的碱性水溶液作为碱性蚀刻溶液。使用所配制的碱性蚀刻溶液，填充具有65L填充容量的块-型(block-type)蚀刻浴。在填充浴中，将20个具有8英寸直径的经受双面磨光的硅晶片在负载于载体上时浸泡。随着这些晶片在水溶液中与载体一起旋转(20rpm)，在双面上进行蚀刻约25μm，其在90℃液体温度下进行约7分钟。然后，将晶片移至水冲洗浴以清洁和干燥。然后，通过上述测试方法测量所获得的晶片的蚀刻速度、晶片表面粗糙度和晶片表面光泽度。结果如表1所示。而且，在图1中，将所获得的晶片的表面粗糙度相对于硅的溶解量作图。而且，拍摄所获得的晶片的表面微观照片并示于图2中。
实施例2
(包含溴酸钠和硝酸钠的碱性蚀刻溶液，硅的溶解量：0.3g/L)
在进行实施例1的过程后不更换蚀刻溶液而重复进行类似于实施例1的蚀刻，由此使用具有硅溶解量0.3g/L的碱性水溶液作为蚀刻溶液。以类似于实施例1的方式蚀刻硅晶片。然后，通过上述测试方法测量所获得的晶片的蚀刻速度、晶片表面粗糙度和晶片表面光泽度。结果如表1所示。而且，在图1中，将所获得的晶片的表面粗糙度相对于硅的溶解量作图。
实施例3
(包含溴酸钠和硝酸钠的碱性蚀刻溶液，硅的溶解量：0.6g/L)
以类似于实施例2的方式，使用具有硅浓度0.6g/L的碱性水溶液作为蚀刻溶液。以类似于实施例1的方式蚀刻硅晶片。然后，通过上述测试方法测量所获得的晶片的蚀刻速度、晶片表面粗糙度和晶片表面光泽度。结果如表1所示。而且，在图1中，将所获得的晶片的表面粗糙度相对于硅的溶解量作图。
实施例4
(包含溴酸钠和硝酸钠的碱性蚀刻溶液，硅的溶解量：0.9g/L)
以类似于实施例2的方式，使用具有硅浓度0.9g/L的碱性水溶液作为蚀刻溶液。以类似于实施例1的方式蚀刻硅晶片。然后，通过上述测试方法测量所获得的晶片的蚀刻速度、晶片表面粗糙度和晶片表面光泽度。结果如表1所示。而且，在图1中，将所获得的晶片的表面粗糙度相对于硅的溶解量作图。
实施例5
(包含溴酸钠和硝酸钠的碱性蚀刻溶液，硅的溶解量：1.2g/L)
以类似于实施例2的方式，使用具有硅浓度1.2g/L的碱性水溶液作为蚀刻溶液。以类似于实施例1的方式蚀刻硅晶片。然后，通过上述测试方法测量所获得的晶片的蚀刻速度、晶片表面粗糙度和晶片表面光泽度。结果如表1所示。而且，在图1中，将所获得的晶片的表面粗糙度相对于硅的溶解量作图。
实施例6
(包含溴酸钠和硝酸钠的碱性蚀刻溶液，硅的溶解量：1.5g/L)
以类似于实施例2的方式，使用具有硅浓度1.5g/L的碱性水溶液作为蚀刻溶液。以类似于实施例1的方式蚀刻硅晶片。然后，通过上述测试方法测量所获得的晶片的蚀刻速度、晶片表面粗糙度和晶片表面光泽度。结果如表1所示。而且，在图1中，将所获得的晶片的表面粗糙度相对于硅的溶解量作图。
实施例7
(包含溴酸钠和硝酸钠的碱性蚀刻溶液，硅的溶解量：1.8g/L)
以类似于实施例2的方式，使用具有硅浓度1.8g/L的碱性水溶液作为蚀刻溶液。以类似于实施例1的方式蚀刻硅晶片。然后，通过上述测试方法测量所获得的晶片的蚀刻速度、晶片表面粗糙度和晶片表面光泽度。结果如表1所示。而且，在图1中，将所获得的晶片的表面粗糙度相对于硅的溶解量作图。
实施例8
(包含溴酸钠和硝酸钠的碱性蚀刻溶液，硅的溶解量：2.1g/L)
以类似于实施例2的方式，使用具有硅浓度2.1g/L的碱性水溶液作为蚀刻溶液。以类似于实施例1的方式蚀刻硅晶片。然后，通过上述测试方法测量所获得的晶片的蚀刻速度、晶片表面粗糙度和晶片表面光泽度。结果如表1所示。而且，在图1中，将所获得的晶片的表面粗糙度相对于硅的溶解量作图。
实施例9
(包含溴酸钠和硝酸钠的碱性蚀刻溶液，硅的溶解量：2.4g/L)
以类似于实施例2的方式，使用具有硅浓度2.4g/L的碱性水溶液作为蚀刻溶液。以类似于实施例1的方式蚀刻硅晶片。然后，通过上述测试方法测量所获得的晶片的蚀刻速度、晶片表面粗糙度和晶片表面光泽度。结果如表1所示。而且，在图1中，将所获得的晶片的表面粗糙度相对于硅的溶解量作图。
实施例10
(包含溴酸钠和硝酸钠的碱性蚀刻溶液，硅的溶解量：2.7g/L)
以类似于实施例2的方式，使用具有硅浓度2.7g/L的碱性水溶液作为蚀刻溶液。以类似于实施例1的方式蚀刻硅晶片。然后，通过上述测试方法测量所获得的晶片的蚀刻速度、晶片表面粗糙度和晶片表面光泽度。结果如表1所示。而且，在图1中，将所获得的晶片的表面粗糙度相对于硅的溶解量作图。
实施例11
(包含溴酸钠和硝酸钠的碱性蚀刻溶液，硅的溶解量：3.0g/L)
以类似于实施例2的方式，使用具有硅浓度3.0g/L的碱性水溶液作为蚀刻溶液。以类似于实施例1的方式蚀刻硅晶片。然后，通过上述测试方法测量所获得的晶片的蚀刻速度、晶片表面粗糙度和晶片表面光泽度。结果如表1所示。而且，在图1中，将所获得的晶片的表面粗糙度相对于硅的溶解量作图。此外，拍摄所获得的晶片的表面微观照片并示于图3中。
实施例12
(包含溴酸钠的碱性蚀刻溶液，硅的溶解量：0g/L)
除了未加入硝酸钠之外，以类似于实施例1的方式，配制碱性水溶液，并将其用作蚀刻溶液。而且，以类似于实施例1的方式蚀刻硅晶片。然后，通过上述测试方法测量所获得的晶片的蚀刻速度、晶片表面粗糙度和晶片表面光泽度。结果如表1所示。而且，在图1中，将所获得的晶片的表面粗糙度相对于硅的溶解量作图。而且，拍摄所获得的晶片的表面微观照片并示于图4中。
实施例13
(包含溴酸钠的碱性蚀刻溶液，硅的溶解量：0.3g/L)
在进行实施例12的过程后不更换蚀刻溶液而重复进行类似于实施例1的蚀刻，由此使用具有硅的溶解量0.3g/L的碱性水溶液作为蚀刻溶液。以类似于实施例1的方式蚀刻硅晶片。然后，通过上述测试方法测量所获得的晶片的蚀刻速度、晶片表面粗糙度和晶片表面光泽度。结果如表1所示。而且，在图1中，将所获得的晶片的表面粗糙度相对于硅的溶解量作图。
实施例14
(包含溴酸钠的碱性蚀刻溶液，硅的溶解量：0.6g/L)
以类似于实施例13的方式，使用具有硅浓度0.6g/L的碱性水溶液作为蚀刻溶液。以类似于实施例1的方式蚀刻硅晶片。然后，通过上述测试方法测量所获得的晶片的蚀刻速度、晶片表面粗糙度和晶片表面光泽度。结果如表1所示。而且，在图1中，将所获得的晶片的表面粗糙度相对于硅的溶解量作图。
对比例1
(包含溴酸钠的碱性蚀刻溶液，硅的溶解量：0.9g/L)
以类似于实施例13的方式，使用具有硅浓度0.9g/L的碱性水溶液作为蚀刻溶液。以类似于实施例1的方式蚀刻硅晶片。然后，通过上述测试方法测量所获得的晶片的蚀刻速度、晶片表面粗糙度和晶片表面光泽度。结果如表1所示。而且，在图1中，将所获得的晶片的表面粗糙度相对于硅的溶解量作图。
对比例2
(包含溴酸钠的碱性蚀刻溶液，硅的溶解量：1.2g/L)
以类似于实施例13的方式，使用具有硅浓度1.2g/L的碱性水溶液作为蚀刻溶液。以类似于实施例1的方式蚀刻硅晶片。然后，通过上述测试方法测量所获得的晶片的蚀刻速度、晶片表面粗糙度和晶片表面光泽度。结果如表1所示。而且，在图1中，将所获得的晶片的表面粗糙度相对于硅的溶解量作图。
对比例3
(包含溴酸钠的碱性蚀刻溶液，硅的溶解量：1.5g/L)
以类似于实施例13的方式，使用具有硅浓度1.5g/L的碱性水溶液作为蚀刻溶液。以类似于实施例1的方式蚀刻硅晶片。然后，通过上述测试方法测量所获得的晶片的蚀刻速度、晶片表面粗糙度和晶片表面光泽度。结果如表1所示。而且，在图1中，将所获得的晶片的表面粗糙度相对于硅的溶解量作图。
对比例4
(包含溴酸钠的碱性蚀刻溶液，硅的溶解量：1.8g/L)
以类似于实施例13的方式，使用具有硅浓度1.8g/L的碱性水溶液作为蚀刻溶液。以类似于实施例1的方式蚀刻硅晶片。然后，通过上述测试方法测量所获得的晶片的蚀刻速度、晶片表面粗糙度和晶片表面光泽度。结果如表1所示。而且，在图1中，将所获得的晶片的表面粗糙度相对于硅的溶解量作图。
对比例5
(包含溴酸钠的碱性蚀刻溶液，硅的溶解量：2.1g/L)
以类似于实施例13的方式，使用具有硅溶解量2.1g/L的碱性水溶液作为蚀刻溶液。以类似于实施例1的方式蚀刻硅晶片。然后，通过上述测试方法测量所获得的晶片的蚀刻速度、晶片表面粗糙度和晶片表面光泽度。结果如表1所示。而且，在图1中，将所获得的晶片的表面粗糙度相对于硅的溶解量作图。
对比例6
(包含溴酸钠的碱性蚀刻溶液，硅的溶解量：2.4g/L)
以类似于实施例13的方式，使用具有硅浓度2.4g/L的碱性水溶液作为蚀刻溶液。以类似于实施例1的方式蚀刻硅晶片。然后，通过上述测试方法测量所获得的晶片的蚀刻速度、晶片表面粗糙度和晶片表面光泽度。结果如表1所示。而且，在图1中，将所获得的晶片的表面粗糙度相对于硅的溶解量作图。
对比例7
(包含溴酸钠的碱性蚀刻溶液，硅的溶解量：2.7g/L)
以类似于实施例13的方式，使用具有硅浓度2.7g/L的碱性水溶液作为蚀刻溶液。以类似于实施例1的方式蚀刻硅晶片。然后，通过上述测试方法测量所获得的晶片的蚀刻速度、晶片表面粗糙度和晶片表面光泽度。结果如表1所示。而且，在图1中，将所获得的晶片的表面粗糙度相对于硅的溶解量作图。
对比例8
(包含溴酸钠的碱性蚀刻溶液，硅的溶解量：3.0g/L)
以类似于实施例13的方式，使用具有硅浓度3.0g/L的碱性水溶液作为蚀刻溶液。以类似于实施例1的方式蚀刻硅晶片。然后，通过上述测试方法测量所获得的晶片的蚀刻速度、晶片表面粗糙度和晶片表面光泽度。结果如表1所示。而且，在图1中，将所获得的晶片的表面粗糙度相对于硅的溶解量的作图。而且，拍摄所获得的晶片的表面微观照片并示于图5中。
对比例9
(48％氢氧化钠水溶液)
除了既不加入溴酸钠也不加入硝酸钠之外，以与实施例1类似的方式配制碱性水溶液，并将其作为蚀刻溶液。以类似于实施例1-11的方式，将各自具有硅溶解量(g/L)为0、0.3、0.6、0.9、1.2、1.5、1.8、2.1、2.4、2.7、3.0的碱性水溶液用作蚀刻溶液，以类似于实施例1的方式蚀刻硅晶片。然后，通过上述测试方法测量所获得的晶片的蚀刻速度、晶片表面粗糙度和晶片表面光泽度。结果如表1所示。而且，在图1中，将所获得的晶片的表面粗糙度相对于硅的溶解量作图。而且，拍摄通过使用具有硅溶解量0g/L和3.0g/L的蚀刻溶液获得的晶片的表面微观照片，并将其分别示于图6和图7中。
表1
从表1和图1，在使用包含溴酸钠和硝酸钠的碱性蚀刻溶液(实施例1-11)和包含溴酸钠的碱性蚀刻溶液(实施例12-14)的碱性蚀刻中，很显然，与使用48％的既不包含溴酸钠也不包含硝酸钠的氢氧化钠水溶液作为碱性蚀刻溶液(对比例9)的碱性蚀刻相比，表面粗糙度可显著地提高。而且，在包含溴酸钠和硝酸钠的碱性蚀刻溶液(实施例4-11)中，与包含溴酸钠的碱性蚀刻溶液(对比例1-8)相比，可以看出，即使当归因于重复使用硅在蚀刻溶液中的溶解量增加时，其效果可被保持，并且可获得具有提高表面粗糙度的硅晶片。
另外，将图2-4和图5-7比较，刻面的尺寸通过使用根据本发明的碱性蚀刻溶液可以显著降低。
图1显示了描述实施例1-14和对比例1-9的结果的图表。其横轴代表硅的溶解量(g/L)，纵轴代表所获得的晶片的表面粗糙度(μm)。空圈代表包含溴酸钠和硝酸钠的碱性蚀刻溶液(实施例1-11)，十字叉代表包含溴酸钠的碱性蚀刻溶液(实施例12-14和对比例1-8)，黑圈代表48％的NaOH碱性蚀刻溶液(对比例9)；
图2显示由实施例1获得的晶片的表面微观照片(放大倍数：100×)；
图3显示由实施例11获得的晶片的表面微观照片(放大倍数：100×)；
图4显示由实施例12获得的晶片的表面微观照片(放大倍数：100×)；
图5显示由对比例8获得的晶片的表面微观照片(放大倍数：100×)；
图6显示由对比例9(硅的溶解量：0g/L)获得的晶片的表面微观照片(放大倍数：100×)；和
图7显示由对比例9(硅的溶解量：3.0g/L)获得的晶片的表面微观照片(放大倍数：100×)。
Claims (8)
1.一种使用碱性溶液的硅晶片蚀刻方法，其中，所述碱性溶液是包含溴酸盐和硝酸盐的碱性水溶液。
2.如权利要求1所述的硅晶片蚀刻方法，其中，所述碱性水溶液包含浓度为20-60重量％的碱性氢氧化物。
3.如权利要求2所述的硅晶片蚀刻方法，其中，所述碱性水溶液包含浓度为45-50重量％的碱性氢氧化物。
4.如权利要求1-3任一项所述的硅晶片蚀刻方法，其中，所述溴酸盐是溴酸钠。
5.如权利要求1-3任一项所述的硅晶片蚀刻方法，其中，所述硝酸盐是硝酸钠。
6.如权利要求1-3任一项所述的硅晶片蚀刻方法，其中，蚀刻后的晶片具有等于或小于0.27μm的表面粗糙度Ra。
7.如权利要求1-3任一项所述的硅晶片蚀刻方法，其中，所述溴酸盐的浓度是0.01-10重量％。
8.如权利要求1-3任一项所述的硅晶片蚀刻方法，其中，所述硝酸盐的浓度是0.01-10重量％。
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