濕法刻蝕也稱腐蝕。硅的濕法刻蝕是 MEMS 加工中常用的技術(shù)。其中,各向同性 (Isotropic)濕法刻蝕常用的腐蝕劑是由氫氟酸(HF)、硝酸( HNO3)和乙酸(CH3COOH)組成的混合物(也稱為 HNA 腐蝕劑);對(duì)硅的刻蝕速率和對(duì)掩模材料的刻蝕選擇性可通過各組分比例的不同來調(diào)節(jié)。目前,各向同性濕法刻蝕的實(shí)際應(yīng)用較少。
硅的各向異性(Anisotropic)濕法刻蝕技術(shù)已成功用于多種 MEMS 產(chǎn)品中,如硅壓力傳感器、加速度計(jì)、MEMS 傳聲器等。硅的各向異性腐蝕主要是利用各個(gè)硅晶體面腐蝕速率不同而實(shí)現(xiàn)的。利用這種特性,可以在硅襯底上加工出多種多樣的結(jié)構(gòu),如凹槽(可應(yīng)用于壓力傳感器的腔體等)、金字塔結(jié)構(gòu)(可應(yīng)用手原子力顯微鏡探針等)或懸浮結(jié)構(gòu)(可應(yīng)用于加速度計(jì)的懸臂梁等)等。
在各向異性濕法刻蝕中,隨著腐蝕時(shí)間的推移,快速腐蝕面將消失,僅留下低速腐蝕面,此時(shí)腐蝕腔體的形狀幾乎不再變化,但其尺寸會(huì)隨著慢速腐蝕面的腐蝕而略有增大,這時(shí)獲得的腔體稱為自限制圖形。
對(duì)于 「100」 硅襯底,預(yù)測(cè)任-意掩模圖案的自限制圖形腐蝕窗口的方法為:1.確定掩模圖案上沿《110》晶向的上下左右4個(gè)方向上的最上點(diǎn)、最下點(diǎn)、最左點(diǎn)和最右點(diǎn); 2.過這4個(gè)點(diǎn)做平行于《110》晶向的4 條直線; 3.這4條直線圍成的區(qū)域即為自穩(wěn)定圖形的窗口形貌;4.腐蝕的深度由硅片厚度,有無自停止層和窗口尺寸共同決定。
在某些加工中,往往需要避免出現(xiàn)凸角刻蝕。例如,當(dāng)需要的一個(gè)矩形凸臺(tái)時(shí),凸角腐蝕將導(dǎo)致矩形的4個(gè)角嚴(yán)重失真。此時(shí),就需要利用凸角補(bǔ)償方法來完成腐蝕。常見的凸角補(bǔ)償主要是在掩模版設(shè)計(jì)時(shí),在凸角處增加圖形,完成對(duì)凸角的保護(hù),補(bǔ)償圖形的尺寸與形狀隨腐蝕深度與腐蝕液種類的不同而調(diào)節(jié),通過控制補(bǔ)償圖形,可以得到非常理想的凸角結(jié)構(gòu)。
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原文標(biāo)題:濕法蝕刻(Wet Etching)
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一文詳解濕法刻蝕工藝

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