硅的湿法刻蚀常用的碱

在实际的晶圆厂湿法工艺中，工艺工程师在选择这些刻蚀液时，最核心的考量标准只有三个：CMOS 兼容性（是否含金属离子）、刻蚀速率与选择比、以及 EHS（环境、健康与安全）合规性。

根据这三个标准，您可以将这些试剂严格划分为三大阵营：

一：含碱金属离子的无机碱（以 KOH 为代表）

包含试剂： KOH（氢氧化钾）、NaOH（氢氧化钠）、LiOH（氢氧化锂）、CsOH（氢氧化铯）、RbOH（氢氧化铷）。

这一类试剂（尤其是 KOH）的刻蚀速率最快，且各向异性极强。刻蚀出的硅表面非常平整。

但是，它们含有游离的碱金属离子（如 K+、Na+）。这些金属离子具有极高的可动性，如果它们沾染到硅片表面，会轻易穿透绝缘层进入栅氧化层，直接导致 MOSFET 器件的阈值电压漂移，使得整个芯片失效。

绝对禁止进入任何包含前端有源器件（CMOS）的制造产线。目前仅用于纯物理结构的 MEMS 制造，或者在有严格物理隔离的后道工艺中使用。在这类试剂中，KOH 由于成本低、工艺成熟，是绝对的主流，其他几种（如 CsOH、RbOH）仅存在于实验室研究中。

二：无金属离子的有机碱（以 TMAH 为代表）

包含试剂： TMAH（四甲基氢氧化铵）、TEAOH（四乙基氢氧化铵）、NH4OH（氨水）。

最大的优势是完全不含金属离子，属于“CMOS 兼容”的刻蚀液。如果在已经做好了晶体管的硅片上进行后期的微加工，必须使用此类试剂。

相比 KOH，TMAH 的刻蚀速率较慢，且刻蚀出的 (100) 硅表面容易出现粗糙的微金字塔结构。此外，TMAH 对二氧化硅（SiO2）掩膜的刻蚀速率极低，因此可以用 SiO2 直接做掩膜，而不需要像 KOH 那样必须用氮化硅（Si3N4）。

三：高选择比但高危的特殊溶剂（逐步淘汰）

包含试剂： EDP（乙二胺邻苯二酚-水）、联胺（Hydrazine, N2H4）。

它们拥有极其优异的工艺性能。例如对二氧化硅掩膜的刻蚀速率几乎为零，并且对高浓度硼掺杂（p+）硅的“自停止刻蚀”效果极其精准。

但是 联胺 是一种极其不稳定的剧毒物质，且具有高度爆炸性（曾作为火箭燃料），在现代晶圆厂的安全规范下是绝对不可接受的。

EDP： 具有剧毒，且被认定为强致癌物。它在高温下会释放出有毒蒸汽，并且极易氧化老化，药水寿命很短，废液处理成本极其高昂。

仅存在于早期的半导体文献和极少数老旧的特殊军工产线中。

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