Effect of Defects on Etching Behaviour of Silicon in KOH-Solution

Abstract

Työn teoriaosassa tarkastellaan piin anisotrooppisen syövytyksen teoriaa sekä yleisimpiä hydroksidipohjaisia anisotrooppisia syövytteitä. Lisäksi tarkastellaan mikromekaniikan komponenttien valmistuksen yleisimpiä prosessivaiheita ja kulmakompensaatiokuvioiden käyttöä anisotrooppisessa syövytyksessä. Teoriaosassa käsitellään myös piin kidevirheitä ja niiden syntymekanismeja erilaisissa kaksivaiheisissa lämpökäsittelyissä. Lisäksi käsitellään piin syöpymiskäyttäytymiseen vaikuttavia tekijöitä kuten syövytteen epäpuhtauksia, happierkaumia ja kidevirheitä. Lopuksi esitellään kidevirheiden ja syöpymisen tutkimiseen käytettäviä menetelmiä.

Työn kokeellisessa osassa koemateriaalina oli neljä eri piikiekkotyyppiä: matalahappisia runsas- tai normaaliseosteisia kiekkoja ja normaalihappisia runsas- tai normaaliseosteisia kiekkoja. Työssä esitellään koekiekkojen karakterisointiin käytetyt hapen- ja vähemmistövarauksenkuljettajien elinajan mittausmenetelmät sekä kiekoille tehdyt eripituiset kaksivaiheiset lämpökäsittelyt, joissa ydintämishehkutus tapahtui joko 700 tai 800 °C:ssa ja erkautushehkutus 1050 °C:ssa. Kokeellisessa osassa esitellään myös näytteenvalmistuksen eri vaiheet sekä anisotrooppisen syövytyksen koejärjestelyt ja syöpymisnopeuksien- ja hajontojen määritys. Kokeissa määritettiin eri lämpöhistorian omaavien koekiekkojen syöpymisnopeudet- ja hajonnat. Lisäksi määritettiin näytekiekkojen kidevirhetiheydet ja virheiden keskimääräinen koko. Saatujen tulosten pohjalta vertailtiin matala- ja normaalihappisten kiekkojen syöpymisnopeuksien hajontoja keskenään. Lisäksi tarkasteltiin nopeitten syöpyvän tason syöpymisnopeuden hajonnan ja kidevirheiden määrän- ja koon yhteyttä. Tulosten tarkastelussa todetaan matalahappisilla kiekoilla olevan pienempi syöpymisnopeuden hajonta normaalihappisiin kiekkoihin verrattuna. Lisäksi todetaan, ettei bulk-kidevirheillä ole vaikutusta syöpymisnopeuden hajontaan ja esitetään oksidoinnissa syntyvien pintavirheiden mahdollinen vaikutus hajontaa lisäävänä tekijänä.