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反应原理
总反应可写为：
Si + 2OH⁻ + 2H₂O → SiO₂(OH)₂²⁻ + 2H₂↑
OH⁻ 先氧化表面 Si 原子并注入电子，再与水反应生成可溶的硅酸根，同时放出氢气。
各向异性来源：(111) 面每个表面原子有 3 个背键连接体相，键合最牢，原子排列也最密，所以刻蚀极慢。(100) 面原子只有 2 个背键，刻蚀快得多。典型刻蚀速率比如下：
(110) : (100) : (111) ≈ 几百 : 100~400 : 1
具体比值随浓度和温度变化。
典型几何结构
底部宽度 W_b = W_mask − 2d·cot54.74° ≈ W_mask − 1.414d（d 为刻蚀深度）
窄开口会刻成自停止的 V 形槽，深度约为 0.707 × 开口宽度。
方形开口形成倒金字塔坑；如果开口足够大或刻穿晶圆，就形成薄膜或通孔。
(110) 晶圆
可以得到垂直的 (111) 侧壁，适合刻深而窄的垂直沟槽和高深宽比结构。
典型工艺参数
参数 | 常用范围 | 说明 |
KOH 浓度 | 20–40 wt%（常用 30%） | 浓度高，表面更光滑，速率略降；浓度低，容易出现小丘（hillock） |
温度 | 60–90 °C（常用 80 °C） | 速率随温度呈指数上升，活化能约 0.6 eV，需控温 ±0.5 °C |
(100) 刻蚀速率 | 30% / 80 °C 时约 1–1.4 µm/min | 刻穿 500 µm 晶圆约需 6–8 h |
添加剂 | IPA（异丙醇） | 改善表面粗糙度，改变各晶面速率比；会降低速率 |
搅拌 | 磁力搅拌或超声 | 帮助氢气泡脱离，提高均匀性 |
刻蚀槽一般配回流冷凝器，防止长时间刻蚀中水分蒸发导致浓度漂移。
掩膜材料
热氧化 SiO₂：可以用，但在 80 °C、30% KOH 中刻蚀速率约每分钟数纳米，选择比只有约几百比一，只适合浅刻蚀，或需要较厚的氧化层。
光刻胶：不能用，会被迅速溶解。
金属：Au/Cr 等可在部分场合使用；Al 会被快速腐蚀。
刻蚀停止方法
2. 重掺硼自停止：硼浓度高于约 2×10¹⁹ cm⁻³ 时，刻蚀速率急剧下降，可做几微米厚的薄膜。
3. 电化学自停止：利用 p-n 结并对 n 区施加偏压使其钝化，可以得到精确厚度的 n 型薄膜，常用于压力传感器。
4. SOI 埋氧层：以 BOX 层作停止层，厚度控制最精确。
标准工艺流程
2. 掩膜制备：LPCVD 氮化硅（可加一层薄氧化垫层），或热氧化。
3. 光刻：涂胶、曝光、显影。图形要严格对准晶向参考边，对准偏差会使开口被“扩大”到外接矩形。
4. 掩膜图形化：氮化硅用 RIE，氧化硅用 BOE。
5. 去胶。
6. HF 漂洗：去除开口处的自然氧化层，否则会出现刻蚀延迟或不均匀。
7. KOH 刻蚀：恒温、搅拌、回流，按速率估算时间，中途可取出测量深度。
8. 冲洗：用去离子水充分冲洗。
9. 去除 K⁺ 沾污：做 HCl 清洗（如 RCA SC-2）。K⁺ 是可动离子，会严重影响 MOS 器件，未经处理的晶圆不能进入炉管。
10. 去除掩膜（如需要）：热磷酸去氮化硅，HF 去氧化硅。
END
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