硅晶體的腐蝕可以分為各向同性腐蝕和各向異性腐蝕，各向同性腐蝕往往采用硅的氧化、氧化態(tài)硅的氫氟酸類反應(yīng)、反應(yīng)物溶解的過程，但由于其對(duì)于掩膜的選擇性很低，在實(shí)際體加工過程中應(yīng)用并不多，在化學(xué)拋光中應(yīng)用比較廣泛。各向異性腐蝕則是利用腐蝕劑在某個(gè)腐蝕方向的腐蝕遠(yuǎn)快于腐蝕方向。硅晶體腐蝕（111）面往往腐蝕速率最慢，而其他晶面往往比（111）面快30-100倍。

硅的各向異性腐蝕往往采用堿性化學(xué)反應(yīng)的方式，無機(jī)類的主要有氫氧化鉀（KOH）、氫氧化鈉（NaOH）、氫氧化鈰(CeOH）等，有機(jī)類的主要有四甲基氫氧化胺（TMAH）、乙二胺鄰苯二酚（EDP）等等。各腐蝕劑的應(yīng)用往往根據(jù)需要進(jìn)行選擇，往往對(duì)于電子類器件采用有機(jī)腐蝕劑，而微結(jié)構(gòu)器件往往采用無機(jī)類，具有更高的腐蝕效率。涉及的氧化還原反應(yīng)如下式：

硅晶體微觀結(jié)構(gòu)的參數(shù)如表面懸掛鍵數(shù)量、背鍵結(jié)構(gòu)是討論各向異性腐蝕的前提。人們很早就對(duì)硅的各向異性腐蝕機(jī)理進(jìn)行了研究，并提出了若干各向異性腐蝕模型，建立了硅的各種晶體特性與硅各向異性濕法腐蝕之間的相互聯(lián)系，但是目前仍未有獲得普遍認(rèn)可的結(jié)論。我們針對(duì)硅晶體腐蝕的原理理解可以由以下幾個(gè)方向進(jìn)行，一是硅晶體各晶面的結(jié)合能，二是硅晶體的背鍵和懸掛鍵結(jié)構(gòu)。

   圖1給出了硅晶體不同晶面的表面硅原子懸掛鍵，（111）面和（110）面含有一個(gè)硅原子含有一個(gè)懸掛鍵，（100）晶面含有兩個(gè)懸掛鍵。

圖1

以｛100｝面為例，每一個(gè)硅原子有兩個(gè)懸掛鍵，可以結(jié)合兩個(gè)OH^-并注入兩個(gè)電子到導(dǎo)帶，由于硅表面存在成鍵的OH基團(tuán)，使得硅表面原子的背鍵強(qiáng)度降低，Si－O鍵結(jié)合能是193Kcal/mol，Si－Si鍵結(jié)合能僅為78 Kcal/mol，故反應(yīng)進(jìn)一步進(jìn)行：Si(OH)₂基團(tuán)中的Si－Si鍵被打開，從能帶圖的角度講就是Si(OH)₂基團(tuán)中的Si－Si鍵上的電子熱激發(fā)到導(dǎo)帶。

對(duì){111}面的腐蝕，與｛100｝類似，但初始的反應(yīng)僅與一個(gè)OH^-結(jié)合，緊接著的反應(yīng)是打斷硅表面的三個(gè)背鍵；這種反應(yīng)與｛100｝不同的是，對(duì){111}面需轉(zhuǎn)移3個(gè)電子到導(dǎo)帶，且要結(jié)合三個(gè)OH^-；一旦Si(OH)₄形成，反應(yīng)就和{100}面類似。由于{111}表面硅原子有三個(gè)背鍵，背鍵上的電子對(duì)應(yīng)的能級(jí)較低，故{111}面的腐蝕速率比{100}的慢得多。

對(duì)｛110｝面，雖然每個(gè)表面硅原子有一個(gè)懸掛鍵，但背鍵比較復(fù)雜，有一個(gè)背鍵和內(nèi)部原子相結(jié)合，另兩個(gè)與鄰近的表面原子相結(jié)合。因此，盡管初始反應(yīng)速率類似于{111}面的初始反應(yīng)，但初始Si-OH鍵的密度更類似于{100}面。通常觀察到的{110}面較高的腐蝕速率可能有兩個(gè)原因：一個(gè)原因是由于{110}表面背鍵表面態(tài)能級(jí)較高；另一個(gè)原因可能是{110}面與隧道方向相應(yīng)（具體沿<110>晶向的硅原子排列如圖3），H₂O容易穿透，所以{110}面的腐蝕速率相對(duì)較大。

圖2

總結(jié)起來，硅的腐蝕過程如下：

1）氫氧根離子與硅懸鍵結(jié)合，對(duì)應(yīng)反應(yīng)物擴(kuò)散到固相表面

2）硅背鍵進(jìn)一步解離，對(duì)應(yīng)反應(yīng)物轉(zhuǎn)化為生成物

3）PH>12，硅酸分解，對(duì)應(yīng)生成物脫附

4）水消耗為氫氣，對(duì)應(yīng)水和生成物擴(kuò)散