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，但由于其對于掩膜的選擇性很低，在實際體加工過程中應(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腐蝕方向的腐蝕遠快于腐蝕方向。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，無機類的主要有氫氧化鉀（KOH）、氫氧化鈉（NaOH）、氫氧化鈰(CeOH）等，有機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)需要進行選擇，往往對于電子類器件采用有機腐蝕劑，而微結(jié)構(gòu)器件往往采用無機類，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。人們很早就對硅的各向異性腐蝕機理進行了研究，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。我們針對硅晶體腐蝕的原理理解可以由以下幾個方向進行，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）面含有一個硅原子含有一個懸掛鍵，（100）晶面含有兩個懸掛鍵。

圖1

以｛100｝面為例，每一個硅原子有兩個懸掛鍵，可以結(jié)合兩個OH^-并注入兩個電子到導(dǎo)帶，由于硅表面存在成鍵的OH基團，使得硅表面原子的背鍵強度降低，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)進一步進行：Si(OH)₂基團中的Si－Si鍵被打開，從能帶圖的角度講就是Si(OH)₂基團中的Si－Si鍵上的電子熱激發(fā)到導(dǎo)帶。

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

對｛110｝面，雖然每個表面硅原子有一個懸掛鍵，但背鍵比較復(fù)雜，有一個背鍵和內(nèi)部原子相結(jié)合，另兩個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原因：一個原因是由于{110}表面背鍵表面態(tài)能級較高；另一個原因可能是{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，對應(yīng)反應(yīng)物擴散到固相表面

2）硅背鍵進一步解離，對應(yīng)反應(yīng)物轉(zhuǎn)化為生成物

3）PH>12，硅酸分解，對應(yīng)生成物脫附

4）水消耗為氫氣，對應(yīng)水和生成物擴散