書籍：《炬豐科技-半導(dǎo)體工藝》

文章：MEMS濕刻蝕參考程序

編號：JFKJ-21-349

作者：炬豐科技

摘要

? 這種性質(zhì)的蝕刻工藝需要在高于環(huán)境溫度的情況下將器件長時間暴露于酸堿水溶液的強腐蝕性混合物中。需要一種旋涂聚合物涂層以防止這種電路暴露于腐蝕性蝕刻劑。挑戰(zhàn)在于開發(fā)在蝕刻過程中不會分解或溶解在蝕刻劑中的保護涂層。此類涂層需要對基材具有出色的附著力，而不會破壞下面的敏感特征。這些材料專門設(shè)計用于保護在 MEMS 設(shè)備制造商使用的晶圓清潔工藝期間遭受集中 MAE 的電路。正在開發(fā)第二個多層涂層系統(tǒng)，用于強氫氟酸和其他各種混合酸蝕刻劑30 分鐘或更長時間的 fbr 暴露。這些材料專門設(shè)計用于保護在 MEMS 設(shè)備制造商使用的晶圓清潔工藝期間遭受集中 MAE 的電路。正在開發(fā)第二個多層涂層系統(tǒng)，用于強氫氟酸和其他各種混合酸蝕刻劑 (MAE) 30 分鐘或更長時間的 暴露。這些材料專門設(shè)計用于保護在 MEMS 設(shè)備制造商使用的晶圓清潔工藝期間遭受集中 MAE 的電路。

關(guān)鍵詞： 深硅蝕刻、氫氧化鉀蝕刻劑、氫氟酸、混合酸蝕刻劑、體微加工

介紹

? 基于硅的 MEMS 器件通常使用兩種不同的技術(shù)制造，即表面微加工和體微加工。表面微加工是通過應(yīng)用一系列犧牲和非犧牲層在硅襯底表面上創(chuàng)建結(jié)構(gòu)的過程。然后通過氫氟酸蝕刻犧牲層，通常是 SiO2f，只留下所需的多晶硅結(jié)構(gòu)。另一種技術(shù)是稱為批量微加工的過程。

? 濕法體微加工是基于與集成電路制造中使用的相同制造工藝的批量并行工藝。體微加工的目的是從基板上選擇性地去除硅或各種其他材料（如石英、鍺、碳化硅、砷化鎵和玻璃）的重要區(qū)域。這種方法更適用于從最常見的單晶硅襯底制造機械結(jié)構(gòu)。使用體微加工工藝使設(shè)備制造商能夠從單片硅基板制造梁、腔、懸臂、孔、凹槽、隔膜、膜和其他各種結(jié)構(gòu)。

制造過程和要求

? 通常，在使用 CMOS 或其他光刻技術(shù)在晶片的正面制造離子電路，然后在晶片的背面使用體微加工技術(shù)開發(fā) 'S 結(jié)構(gòu)。MEMS ure 是通過各向異性濕法蝕刻工藝制成的，該工藝可以去除大量的硅。這個過程需要去除 500 到 700 微米的硅，這可能是整個涂層的厚度。這是通過將硅基板暴露于濃縮蝕刻劑（如 KOH）中，然后，用濃縮的 HF 嵌入蝕刻停止層。多種薄膜可用于掩蔽堿性蝕刻劑，從而形成器件結(jié)構(gòu)的特定圖案。通常氮化硅和二氧化硅是常用的，因為它們對蝕刻劑具有耐受性。

?

? 氮化硅通常是首選材料，因為它在暴露后沒有可測量的物質(zhì)。升高的溫度和延長對堿性蝕刻劑的作用會更大程度地影響二氧化硅。

材料選擇

?測試方法

? 所用的測試設(shè)備包括一個裝有大約 4000 毫升 30% 至 35% KOH 溶液的玻璃蝕刻劑槽，其中以水平方向固定測試基板的特氟龍舟完全浸入其中。使用內(nèi)部加熱單元或外部加熱單元如電爐加熱蝕刻液，蝕刻液的溫度控制在85°C土 1.5°C。

結(jié)果

? 然而，這種配方是“目前唯一提供給潛在客戶進行測試的配方，因為它已經(jīng)對性能和可靠性進行了徹底的調(diào)查”。未來的努力將集中在用替代產(chǎn)品配方替代這種材料上。目前正在調(diào)查配方變化，性能結(jié)果將在以后的出版物中披露。表 2 列出了替代熱塑性聚合物配方中現(xiàn)有溶劑系統(tǒng)的可能溶劑

結(jié)論

? 雖然開發(fā)新的保護涂層系統(tǒng)深硅蝕刻工藝具有挑戰(zhàn)性，但它對各種制造商的應(yīng)用來說是有益的和有益的。似乎人們對新的?替代保護材料越來越感興趣，半導(dǎo)體和 MEMS 行業(yè)中大規(guī)模應(yīng)用的可能性似乎幾乎是無限的。