高考申論題
105年
[電子工程] 半導體工程
第 一 題
📖 題組：
若以 SiO2 為遮罩材料（開口尺寸為3 μm× 3 μm）並採用 KOH 溶液分別蝕刻（100）與（110）晶面矽基板。 ㈠請繪出蝕刻深度為 0.707 μm 時所得蝕刻圖形的剖面圖（須標示蝕刻圖形之尺寸、蝕刻面及角度）。（15 分） ㈡請說明何以得到此種蝕刻圖案之原因。（5 分）
若以 SiO2 為遮罩材料（開口尺寸為3 μm× 3 μm）並採用 KOH 溶液分別蝕刻（100）與（110）晶面矽基板。 ㈠請繪出蝕刻深度為 0.707 μm 時所得蝕刻圖形的剖面圖（須標示蝕刻圖形之尺寸、蝕刻面及角度）。（15 分） ㈡請說明何以得到此種蝕刻圖案之原因。（5 分）
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (一)
請繪出蝕刻深度為 0.707 μm 時所得蝕刻圖形的剖面圖（須標示蝕刻圖形之尺寸、蝕刻面及角度）。（15 分）
思路引導 VIP
面對 KOH 非等向性蝕刻題型，核心概念是「(111) 晶面蝕刻速率極慢，會成為蝕刻終止面」。解題時需分別寫出 (100) 與 (110) 基板與 (111) 面的幾何夾角（54.74° 與 90°），再利用三角函數與給定的深度計算底部平面的尺寸。題目特意給定深度 0.707 μm，實為 √2/2 的近似值，目的是為了讓後續計算得出整數。
小題 (二)
請說明何以得到此種蝕刻圖案之原因。（5 分）
思路引導 VIP
看到 KOH 蝕刻單晶矽，應立即聯想到「非等向性濕式蝕刻（Anisotropic Wet Etching）」。解題關鍵在於指出不同晶面（100、110、111）的表面原子密度與懸浮鍵數量差異，導致蝕刻速率出現 R(110) > R(100) >> R(111) 的特性，進而使蝕刻圖形受限於極慢的 (111) 面。