在芯片制造的微观世界里，硅作为半导体产业的基石，其刻蚀工艺的精确控制直接决定着晶体管的形态与性能。硅刻蚀技术通过不同的物理化学方法，在硅片上雕刻出从微米到纳米级别的精细结构，为现代电子器件奠定基础。

湿法刻蚀：化学溶解的智慧

湿法刻蚀是最早发展的硅刻蚀技术，依靠化学溶液与硅的直接反应实现材料去除。各向同性刻蚀通常采用硝酸（HNO₃）和氢氟酸（HF）的混合溶液，其中硝酸负责将硅氧化成二氧化硅，氢氟酸则溶解氧化层。当配比为 HNO₃:HF = 3:1 时，刻蚀速率可达约10-50 μm/min，适用于快速去除硅衬底或粗糙化表面。

各向异性湿法刻蚀则利用某些碱性溶液在硅不同晶面上的刻蚀速率差异。最典型的是浓度为20-40%的氢氧化钾（KOH）溶液，在80℃下，(100)晶面的刻蚀速率比(111)晶面快约100倍，这种特性被广泛应用于MEMS器件中制造V形槽和悬臂梁结构。四甲基氢氧化铵（TMAH）是另一种常用刻蚀剂，虽然刻蚀速率较KOH慢，但与传统CMOS工艺兼容性更好，且不引入可动离子污染。

干法刻蚀：等离子体的精密雕刻

随着器件尺寸缩小至纳米级别，干法刻蚀成为主流技术，其中以等离子体刻蚀最为重要。

在反应离子刻蚀（RIE）中，六氟化硫（SF₆）产生的氟自由基与硅反应生成挥发性SiF₄，实现硅的快速刻蚀。当通入氧气（O₂）时，氧与氟竞争反应，在硅表面形成氧化层，降低刻蚀速率的同时提高各向异性。典型的SF₆/O₂混合气体配比为10:1时，可获得较理想的侧壁陡直度。

氯基刻蚀在需要高精度控制的场景中展现出独特价值。氯气（Cl₂）或三氯化硼（BCl₃）在等离子体中分解产生的氯自由基与硅反应生成SiCl₄。与氟基化学相比，氯基刻蚀具有更好的各向异性特性，因为生成的SiCl₄挥发性较低，在侧壁表面形成保护层。当Cl₂与N₂或O₂混合时，可在硅表面形成更稳定的钝化膜，进一步增强各向异性。典型的Cl₂/N₂配比为2:1时，能够实现侧壁角度达到88-89度的近乎垂直的刻蚀轮廓。

对于高深宽比结构，博世工艺（Bosch Process）展现出独特优势。该工艺通过SF₆的刻蚀循环与C₄F₆的钝化循环交替进行，每个循环仅去除约100-300纳米硅层，却能实现深宽比超过50:1的深孔刻蚀。在需要更高精度的应用中，也可采用氯基化学的脉冲工艺，通过Cl₂刻蚀与钝化气体的交替循环，实现更加平滑的侧壁形貌。这种时间域上的各向异性控制，在MEMS陀螺仪和3D NAND存储孔制造中发挥着关键作用。