1.3.4.1. Кремний с ориентацией (100)

Плоскость (100) является единственной из главных плоскостей, при пересечении которой плоскостями (110), (111), (100) и (211) образуются фигуры с прямоугольной симметрией. Поэтому этой плоскости отдается предпочтение при создании приборов, которые изготавливаются с использованием методов анизотропного травления. Плоскость (100) пересекается четырьмя плоскостями (111) под углом 54°44’ (54°74’). При ориентации сторон окна вдоль направления [100] или перпендикулярно ему (параллельно следу плоскости (111)) получаются фигуры травления пирамидальной формы с боковыми стенками, ограниченными плоскостями (111), и дном, ограниченным плоскостью (100) (рис.7).

Анизотропные травители растворяют кремний в плоскости (100) до тех пор, пока травление не дойдет до плоскостей {111}, начинающихся у края окна в пленке SiO₂ и встречающихся так, что они образуют V-образный профиль (рис.1). Глубина V-образной канавки зависит от ширины окна на пластине кремния, полученного с помощью фотолитографии (рис.2). Травление прекращается, когда участки плоскостей {100}, выходящие на поверхность, стравливаются. Регулируя время травления, можно изменять профиль канавки трапецеидального до V-образного.

Рис. 2. Форма вытравливаемой канавки на пластине ориентации: а) – (100); б) – (100); поперечное сечение канавки, пересечение плоскостей {111} с поверхностью пластины.

На рис. 3 показана форма лунок, анизотропно вытравленных в кремнии (100) через окна различной геометрии в маскирующей пленке. Если травление по времени достаточно, то лунка на поверхности кремния представляет собой прямоугольник, ограниченный окном в маскирующей пленке. Вытравленные лунки ограничены четырьмя сходящимися плоскостями {111}, каждая из которых образует угол 54°74’ (arctg√2) с поверхностью (100).

Рис.3. Форма лунок, вытравленных в кремнии ориентации (100) через окна различной геометрии.

1.3.4.2. Кремний ориентации (110)

Пластина кремния (110) пересекается шестью плоскостями {111}, из которых четыре перпендикулярны поверхности (110), а остальные две пересекают плоскость (110) под углом 35°26’. Плоскости (1 ) и ( ) перпендикулярны поверхности (110) и пересекаются между собой под углом 109°48’. Процесс травления канавки на кремнии ориентации (110) – самоостанавливающийся процесс и приостанавливается, когда канавка ограничивается шестью плоскостями (111): четырьмя вертикальными и двумя наклонными. Наклонные плоскости {111} препятствуют травлению. Если дно канавки ограничено плоскостью (110), то самоограничения травления еще не наступило.

Фигуры травления на подложках кремния с ориентациями (100) и (110) в зависимости от ориентационных условий приведены в таблице 1. При ориентации системы параллельных полос, расположенных вдоль [100], образуются трапецеидальные или V-образные канавки с (111) боковыми стенками под углом 35°16’ к начальной поверхности (100).

Таблица 1.

Ориентационные условия и полиэдры на подложках кремния с ориентациями {100} и {110}.

Ориентация подложки	Форма шаблона и его расположение на подложке	Фигуры травления
		Начальный	Промежуточный	Предельный
{100}	Квадрат со стороной а, расположенной вдоль <110>
{100}	Квадрат со стороной а, расположенной вдоль <100>
{100}	Круг диаметра а
{100}	Система параллельных полос, расположенных вдоль <110>
Продолжение табл.1
{110}	Круг диаметра а
{110}	Ромб с углом 70°32’, расположенных большой диагональю вдоль [001]
{110}	Система параллельных полос, расположенных вдоль [ ] или [ ]
{110}	Система параллельных полос, расположенных вдоль [100]