书籍：《炬丰科技-半导体工艺》

文章：LTCC微结构的蚀刻方法

编号：JFKJ-21-

作者：华林科纳

本文介绍了一种选择性刻蚀刻19%氢氧化钠水溶液中玻璃相的有效方法，对扫描电镜和x射线衍射的分析证实，在LTCCA6(Ferro)中，只有玻璃相被去除。用1%盐酸（盐酸）、2%氢氟酸(HF)、10%氮化氢氮酸（硝酸）和19wt%氢氧化钠（氢氧化钠）蚀刻LTCC,扫描电镜分析表明，通过蚀刻19wt%的氢氧化钠，可以得到LTCCA6(Ferro)的显微结构。XRD分析证实，在室温下，可以在19%氢氧化钠水溶液中，选择性地从玻璃陶瓷中去除玻璃相。

用了来自Ferro的市售LTCC底物(A6)，绿色磁带在70℃时32Mpa等压等压，在℃可编程炉中在峰值温度下共烧30min，LTCC表面在蚀刻前进行了抛光，随后使用#、#和#砂纸，对燃烧的LTCC样品进行抛光。图1描述了抛光前后的地形，表示LTCC的平面化。

LTCC的蚀刻使用了一系列化学物质，包括1wt%盐酸酸（盐酸）、2wt%氢氟酸(HF)、10wt%氢氮化酸（硝酸）和19wt%氢氧化钠（氢氧化钠）,利用衍射仪进行了x射线衍射分析，确定了在蚀过程前后相复合材料的任何变化,Kα射线束的波长为0.nm，对应于铜Kα线。利用Quanta模型的扫描电子显微镜(SEM)观察了LTCC的显微结构。

表2分别给出了氢氧化钠19%氢氧化钠水溶液的蚀刻速率，以及10%硝酸、1wt%HCI和2%wt%HF水溶液的蚀刻速率,蚀刻速率根据从蚀刻中去除的材料量计算，从氢氧化钠中提取的蚀刻速率约为2.30μg/cm2小时，比HCI、HF或硝酸的蚀刻速率低3~4个数量级,共烧电使金刚石（CaSiO3）和钙化硼石（CaB2O4）沉淀，并分散在硼硅酸盐玻璃中。如图所示1a，玻璃相覆盖了LTCC的表面，显然，晶体相也包含在玻璃相中,蚀刻剂可以选择性地去除硼硅酸盐玻璃，使晶体相几乎未被蚀刻,当未蚀刻区域在SEM观察中聚焦时，蚀刻区域将失去焦点，并在视野中保持黑暗。然而，LTCC必须更平坦和光滑，这样显著的粗糙度和较差的地形就不会误导SEM观测。图1b表示抛光后的LTCC。

氢氧化钠选择性地去除玻璃相，如图所示2a，LTCC表面已孔化，结晶相明亮，表面明亮，晶体的边缘仍然清晰，晶相表面的平面化仍然明显，玻璃选择性蚀刻形成孔隙，导致焦点下方区域，图2b、c和d，也分别给出了从HCI、HF和硝酸溶液中获得的SEM图像。表面形态学显示，这三种情况下的蚀刻均无选择性。

通过对LTCC暴露于氢氧化钠溶液前后的x射线衍射，可以确定蚀刻的选择性。如图所示3,金刚石(CaSiO3)和钙化石(CaB2O4)是LTCC中蚀刻前后仅有的两个结晶相。蚀刻前后的两种光谱在数量上也完全相同，表明蚀刻在室温下20小时后，蚀刻选择性地从玻璃陶瓷中去除玻璃相。

使用1wt%盐酸（盐酸）、2wt%氢氟酸(HF)、10wt%氮化氢酸（硝酸）的蚀刻速率大于19wt%2.30μg/cm2h的氢氧化钠水溶液，在氢氧化钠水溶液蚀刻后，可以获得LTCC的清晰微观结构，并在19%氢氧化钠水溶液中选择性地去除LTCCA6(Ferro)的玻璃相。这一结果有助于研究LTCC的研究和结晶动力学。