書籍：《炬豐科技-半導(dǎo)體工藝》

文章：大規(guī)模超薄納米膜的剝離

編號：JFKJ-21-345

作者：炬豐科技

摘要

? 超薄硅基納米膜在從分離到組織工程的應(yīng)用中取得重大進展。這些膜的廣泛應(yīng)用受到它們小的活性面積的阻礙，活性面積通常在平方微米到平方毫米之間。由于耗時的晶圓蝕刻工藝，這些膜通常作為小窗口支撐在硅芯片上。這方法導(dǎo)致相對較低的有源面積，并且由于剛性硅支撐，集成到設(shè)備中可能具有挑戰(zhàn)性。在本文中，展示了一種剝離方法，其中膜由聚合物支架支撐并與晶片分離，從而能夠制造具有 >80% 活性面積的膜片 (>75 cm2)。用 50 nm 厚的微孔和納米孔氮化硅 (SiN) 膜演示了晶圓級剝離工藝。大規(guī)模 SiN 膜的釋放是通過濕式和干式完成的

升空技術(shù)。干法使用 XeF2 氣體蝕刻犧牲硅膜，而濕法蝕刻使用緩沖氧化物蝕刻劑去除二氧化

硅犧牲層。最后，它證明剝離膜具有出色的光學(xué)特性，可用于支持常規(guī)規(guī)模的細胞培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：納米膜，硅，剝離，間充質(zhì)干細胞

簡介

? 納米膜有能力推進包括分離、能源生產(chǎn)、傳感和醫(yī)學(xué)在內(nèi)的各個領(lǐng)域，以及促進對納米級現(xiàn)象的基本理解。超薄 (<100 nm) 膜與傳統(tǒng)膜相比具有許多優(yōu)點，包括數(shù)量級更大的擴散和透水性、最小的表面積和改進的光學(xué)質(zhì)量。由于對厚度、孔徑和表面功能化的精確控制，許多這些超薄膜都是基于硅的且與超薄有機物相比和聚合物膜相比，硅基膜通常具有更高的機械穩(wěn)定性和耐化學(xué)性。

方法

犧牲層和SiN膜

所有測試均使用標準 ?150 mm 硅晶片 ( 100 定向，單面拋光，700 μm 厚）。第一步是在通孔蝕刻工藝中應(yīng)用硅或二氧化硅的犧牲層。對于 XeF2 蝕刻，在施加犧牲硅膜之前，將二氧化硅蝕刻停止層施加到晶片上。氧化層 (100 nm) 在 1100 °C 和氧氣 (環(huán)境壓力) 下以 1.7 nm min-1 的生長速率在晶片 (Bruce Tube Furnace) 上熱生長。之所以選擇這個厚度，主要是因為它的深藍色在使用光學(xué)顯微鏡的剝離過程中為通孔蝕刻提供了良好的視覺對比度跟蹤。

支撐腳手架???略

XeF2 剝離蝕刻???略

結(jié)論

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? 總之，描述了一種用于制造具有許多平方厘米獨立區(qū)域的 50 nm 厚、微孔和納米孔 SiN 膜的新方法。我們的方法包括首先從負抗蝕劑聚合物圖案化微觀尺度的支撐支架，然后對下面的犧牲層進行通孔蝕刻以實現(xiàn)釋放或剝離。

結(jié)果與討論

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膜沉積和支架圖案化

? 基于 XeF2 干法蝕刻的一般方法用于執(zhí)行微孔和納米孔氮化物膜的剝離如圖所示 1. 對于這兩種情況，多晶硅犧牲層沉積在熱氧化物蝕刻停止層上。隨后在通孔蝕刻中去除該犧牲層以從晶片襯底上釋放氮化物膜。SiN層使用LP-CVD以富硅化學(xué)計量沉積以形成低應(yīng)力膜。然后根據(jù)圖中概述的步驟處理這些薄膜以形成微孔或納米孔1. 使用標準光刻和 RIE 對微孔（?2 μm，6 μm 間距的密堆積圖案）進行圖案化。納米多孔膜的制備方法在別處有詳細描述[15] 并將在此簡要總結(jié)。