專利名稱：一種單側(cè)硅片濕法腐蝕設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微機(jī)電系統(tǒng)加工技術(shù)中的體硅加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種單側(cè)硅片濕法腐蝕設(shè)備，在進(jìn)行單側(cè)體硅去除的同時(shí)，有效保護(hù)硅片背面不被腐蝕。
背景技術(shù)：
在科學(xué)和工程的許多領(lǐng)域，用刻蝕和其他微加工技術(shù)來制造小型化的微結(jié)構(gòu)已經(jīng)變得越來越普遍。硅和其他半導(dǎo)體材料不僅能用來制造分立和集成的電子電路，而且也能用來制造傳感器、執(zhí)行器以及一些由于所使用的材料和尺度的微型化而具有了新特性的其它器件。在硅基器件加工過程中，常常需要利用各向異性濕法腐蝕去除大量的硅以形成不同形貌的空腔、溝槽、橋式結(jié)構(gòu)等微結(jié)構(gòu)。如果需要將腐蝕限定在硅片單側(cè)進(jìn)行，則需要對硅片的另一側(cè)面進(jìn)行長時(shí)間有效保護(hù)，避免腐蝕液鉆入，導(dǎo)致另一側(cè)結(jié)構(gòu)的破壞。通常用耐高溫堿性環(huán)境的材料將硅片待保護(hù)區(qū)域封合或用夾具密封保護(hù)等方式，但是上述方法作用有限。一方面，可用的耐堿保護(hù)材料的可去除性與保護(hù)能力之間存在矛盾；另一方面，密封夾具的靈活性相對較差。尋找更好的濕法腐蝕的單側(cè)保護(hù)方法，可以更好地利用濕法腐蝕快速、準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)，制造出令人滿意的微結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題為了解決傳統(tǒng)手段無法對需要進(jìn)行長時(shí)間單側(cè)濕法腐蝕的硅片進(jìn)行有效保護(hù)的問題，本發(fā)明提供一種單側(cè)硅片濕法腐蝕設(shè)備，以滿足在高溫堿性環(huán)境下長時(shí)間對硅片單側(cè)有效保護(hù)的需要。( 二)技術(shù)方案為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種單側(cè)硅片濕法腐蝕設(shè)備，該設(shè)備包括供液裝置1、腐蝕室2和余液處理裝置3，其中，供液裝置1將高溫堿性腐蝕液噴到腐蝕室2中真空吸盤上旋轉(zhuǎn)的硅片上，對硅片進(jìn)行反應(yīng)速率和表面光潔度可控的各向異性濕法腐蝕，同時(shí)硅片與腐蝕室2中的真空吸盤緊密貼合，將貼合面與腐蝕環(huán)境隔離，實(shí)現(xiàn)對單側(cè)硅片的保護(hù)。上述方案中，所述供液裝置包括KOH溶液暫存腔101、去離子水供給裝置102、控溫預(yù)熱腔103、加熱盤管104、抗腐蝕連接管道和相應(yīng)的閥門，其中，KOH溶液暫存腔101和去離子水供給裝置102均通過閥門連接于控溫預(yù)熱腔103，加熱盤管104盤繞在控溫預(yù)熱腔 103外部，以保證控溫預(yù)熱腔103內(nèi)部的腐蝕液維持預(yù)設(shè)高溫，恒流恒速泵105將控溫預(yù)熱腔103內(nèi)部的高溫腐蝕液泵入腐蝕室2內(nèi)的腐蝕液供液管道。上述方案中，所述腐蝕室2包括噴嘴201、真空吸盤202、轉(zhuǎn)桿203、旋轉(zhuǎn)電機(jī)204、 真空泵205、腐蝕液收集槽206和腐蝕液排液管207，其中，所述噴嘴201呈T形，噴口為縫狀，供液管道中的腐蝕液經(jīng)噴嘴節(jié)流膨脹，以幕狀射流噴淋在放置于真空吸盤202上的硅片上；所述轉(zhuǎn)桿203在旋轉(zhuǎn)電機(jī)204的作用下，帶動(dòng)真空吸盤202以及背面與真空吸盤202緊密吸合的硅片旋轉(zhuǎn)，保證腐蝕均勻性；真空吸盤202管道的真空度由真空泵205維持，保證硅片的背面與腐蝕環(huán)境隔離；離開硅片表面的腐蝕液，在腐蝕室2底部的腐蝕液收集槽 206處富集，并可經(jīng)腐蝕液排液管207離開腐蝕室2。上述方案中，所述硅片208與真空吸盤202緊密吸合，保證硅片背面與腐蝕環(huán)境的隔1 °上述方案中，所述余液處理裝置3包括一腐蝕液回收槽，用于收集自腐蝕室2排出的腐蝕液，并對腐蝕液進(jìn)行除雜及凈化處理。上述方案中，腐蝕完成后，將去離子水通過管道引入腐蝕室2，對硅片進(jìn)行噴淋清洗，清洗完成后，提高轉(zhuǎn)速，將真空吸盤202上的硅片旋轉(zhuǎn)甩干。(三)有益效果從以上技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明有以下有益效果(1)本發(fā)明提供的單側(cè)硅片濕法腐蝕設(shè)備，采用對真空吸盤上旋轉(zhuǎn)的硅片噴淋高溫堿性腐蝕液的方式進(jìn)行單側(cè)濕法腐蝕，利用真空將欲保護(hù)側(cè)面與腐蝕環(huán)境有效隔離，解決了傳統(tǒng)濕法腐蝕工藝中難以對硅片實(shí)施長時(shí)間單側(cè)保護(hù)的問題。(2)本發(fā)明提供的單側(cè)硅片濕法腐蝕設(shè)備，通過溫控系統(tǒng)和恒流恒速泵，控制噴淋在硅片表面的腐蝕液維持恒定高溫和恒定濃度，使腐蝕速率和均勻性保持穩(wěn)定。(3)本發(fā)明提供的單側(cè)硅片濕法腐蝕設(shè)備，通過調(diào)節(jié)腐蝕液的溫度和流速，可調(diào)節(jié)腐蝕速度和腐蝕表面的均勻性。(4)本發(fā)明提供的單側(cè)硅片濕法腐蝕設(shè)備，在腐蝕結(jié)束后，對硅片去離子水沖洗并甩干，硅片干進(jìn)干出。


圖1為本發(fā)明提供的單側(cè)硅片濕法腐蝕設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明提供的單側(cè)硅片濕法腐蝕設(shè)備的腐蝕室結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明提供的單側(cè)硅片濕法腐蝕設(shè)備的噴嘴結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明提供的單側(cè)硅片濕法腐蝕設(shè)備的真空吸盤結(jié)構(gòu)示意圖；圖中，供液裝置1、腐蝕室2、余液處理裝置3、K0H溶液暫存腔101、去離子水供給裝置102、控溫預(yù)熱腔103、加熱盤管104、恒流恒速泵105、噴嘴201、真空吸盤202、轉(zhuǎn)桿203、 旋轉(zhuǎn)電機(jī)204、真空泵205、腐蝕液冷凝收集槽206、腐蝕液排液管207、硅片208、幕狀射流 209。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合單側(cè)深硅濕法腐蝕為具體實(shí)例，并參照附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖1所示，圖1為本發(fā)明提供的單側(cè)硅片濕法腐蝕設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)示意圖，該設(shè)備包括供液裝置1、腐蝕室2和余液處理裝置3，其中，供液裝置1將高溫堿性腐蝕液噴到腐蝕室2中真空吸盤上旋轉(zhuǎn)的硅片上，對硅片進(jìn)行反應(yīng)速率和表面光潔度可控的各向異性濕法腐蝕，同時(shí)硅片與腐蝕室2中的真空吸盤緊密貼合，將貼合面與腐蝕環(huán)境隔離，實(shí)現(xiàn)對單側(cè)硅片的保護(hù)。供液裝置包括KOH溶液暫存腔101、去離子水供給裝置102、控溫預(yù)熱腔103、加熱盤管104、抗腐蝕連接管道和相應(yīng)的閥門，其中，KOH溶液暫存腔101和去離子水供給裝置102均通過閥門連接于控溫預(yù)熱腔103，加熱盤管104盤繞在控溫預(yù)熱腔103外部，以保證控溫預(yù)熱腔103內(nèi)部的腐蝕液維持預(yù)設(shè)高溫；KOH腐蝕液從暫存腔101進(jìn)入控溫預(yù)熱腔 103，達(dá)到預(yù)設(shè)溫度后，恒流恒速泵105將控溫預(yù)熱腔103內(nèi)部的高溫腐蝕液泵入腐蝕室2 內(nèi)的腐蝕液供液管道。圖2為本發(fā)明提供的單側(cè)硅片濕法腐蝕設(shè)備腐蝕室結(jié)構(gòu)示意圖，腐蝕室2包括噴嘴201、真空吸盤202、轉(zhuǎn)桿203、旋轉(zhuǎn)電機(jī)204、真空泵205、腐蝕液收集槽206和腐蝕液排液管207，其中，所述噴嘴201呈T形，噴口為縫狀，供液管道中的腐蝕液經(jīng)噴嘴節(jié)流膨脹， 以幕狀射流噴淋在放置于真空吸盤202上的硅片上；所述轉(zhuǎn)桿203在旋轉(zhuǎn)電機(jī)204的作用下，帶動(dòng)真空吸盤202以及背面與真空吸盤202緊密吸合的硅片旋轉(zhuǎn)，保證腐蝕均勻性；真空吸盤202管道的真空度由真空泵205維持，保證硅片的背面與腐蝕環(huán)境隔離；離開硅片表面的腐蝕液，在腐蝕室2底部的腐蝕液收集槽206處富集，并可經(jīng)腐蝕液排液管207離開腐蝕室2。圖3為本發(fā)明提供的單側(cè)硅片濕法腐蝕設(shè)備的噴嘴結(jié)構(gòu)示意圖，噴嘴201的噴口為一狹縫，高溫高壓液體通過該噴嘴后，以高溫幕狀射流209的形式到達(dá)待腐蝕硅片208表面。且所述幕狀射流的溫度和流量，在整個(gè)腐蝕過程中，維持恒定。通過調(diào)節(jié)射流的溫度和流量可調(diào)節(jié)腐蝕速率和腐蝕表面的平整度。圖4為本發(fā)明提供的單側(cè)硅片濕法腐蝕設(shè)備真空吸盤結(jié)構(gòu)示意圖，真空吸盤202 在轉(zhuǎn)桿203的傳動(dòng)下，由旋轉(zhuǎn)電機(jī)204帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，且其轉(zhuǎn)速可調(diào)在腐蝕過程中，以低速旋轉(zhuǎn)，而在清洗結(jié)束后，則以高速旋轉(zhuǎn)甩干硅片。吸盤202的真空管道與真空泵205相連，且吸盤表面與硅片208的背面緊密吸合， 這樣便避免了硅片的背面與在腐蝕環(huán)境的接觸，達(dá)到單側(cè)保護(hù)的目的。腐蝕結(jié)束后，進(jìn)入腐蝕室2的液體切換為去離子水。硅片沖淋干凈后，高速旋轉(zhuǎn)甩干，整個(gè)腐蝕過程結(jié)束。上述過程中，腐蝕室2內(nèi)不斷富集的液體聚集在腐蝕液冷凝收集槽206內(nèi)，并通過排液管道207離開腐蝕室。余液處理裝置3，用于對回收的腐蝕液進(jìn)行過濾及除雜處理。以上所述的具體實(shí)施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種單側(cè)硅片濕法腐蝕設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備包括供液裝置(1)、腐蝕室(2)和余液處理裝置(3)，其中，供液裝置(1)將高溫堿性腐蝕液噴到腐蝕室O)中真空吸盤上旋轉(zhuǎn)的硅片上，對硅片進(jìn)行反應(yīng)速率和表面光潔度可控的各向異性濕法腐蝕，同時(shí)硅片與腐蝕室O)中的真空吸盤緊密貼合，將貼合面與腐蝕環(huán)境隔離，實(shí)現(xiàn)對單側(cè)硅片的保護(hù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單側(cè)硅片濕法腐蝕設(shè)備，其特征在于，所述供液裝置包括KOH 溶液暫存腔(101)、去離子水供給裝置(10 、控溫預(yù)熱腔(10 、加熱盤管(104)、抗腐蝕連接管道和相應(yīng)的閥門，其中，KOH溶液暫存腔(101)和去離子水供給裝置(102)均通過閥門連接于控溫預(yù)熱腔(103)，加熱盤管(104)盤繞在控溫預(yù)熱腔(10 外部，以保證控溫預(yù)熱腔(103)內(nèi)部的腐蝕液維持預(yù)設(shè)高溫，恒流恒速泵(10 將控溫預(yù)熱腔(103)內(nèi)部的高溫腐蝕液泵入腐蝕室O)內(nèi)的腐蝕液供液管道。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單側(cè)硅片濕法腐蝕設(shè)備，其特征在于，所述腐蝕室( 包括噴嘴(201)、真空吸盤(202)、轉(zhuǎn)桿(203)、旋轉(zhuǎn)電機(jī)(204)、真空泵(205)、腐蝕液收集槽(206) 和腐蝕液排液管007)，其中，所述噴嘴O01)呈T形，噴口為縫狀，供液管道中的腐蝕液經(jīng)噴嘴節(jié)流膨脹，以幕狀射流噴淋在放置于真空吸盤(202)上的硅片上；所述轉(zhuǎn)桿(203)在旋轉(zhuǎn)電機(jī)O04)的作用下，帶動(dòng)真空吸盤O02)以及背面與真空吸盤(202)緊密吸合的硅片旋轉(zhuǎn)，保證腐蝕均勻性；真空吸盤(202)管道的真空度由真空泵(205)維持，保證硅片的背面與腐蝕環(huán)境隔離；離開硅片表面的腐蝕液，在腐蝕室( 底部的腐蝕液收集槽(206)處富集，并可經(jīng)腐蝕液排液管(207)離開腐蝕室O)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的單側(cè)硅片濕法腐蝕設(shè)備，其特征在于，所述硅片(208)與真空吸盤(202)緊密吸合，保證硅片背面與腐蝕環(huán)境的隔離。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單側(cè)硅片濕法腐蝕設(shè)備，其特征在于，所述余液處理裝置(3) 包括一腐蝕液回收槽，用于收集自腐蝕室( 排出的腐蝕液，并對腐蝕液進(jìn)行除雜及凈化處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單側(cè)硅片濕法腐蝕設(shè)備，其特征在于，腐蝕完成后，將去離子水通過管道引入腐蝕室O)，對硅片進(jìn)行噴淋清洗，清洗完成后，提高轉(zhuǎn)速，將真空吸盤 (202)上的硅片旋轉(zhuǎn)甩干。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種單側(cè)硅片濕法腐蝕設(shè)備，該設(shè)備包括供液裝置(1)、腐蝕室(2)和余液處理裝置(3)，其中，供液裝置(1)將高溫堿性腐蝕液噴到腐蝕室(2)中真空吸盤上旋轉(zhuǎn)的硅片上，對硅片進(jìn)行反應(yīng)速率和表面光潔度可控的各向異性濕法腐蝕，同時(shí)硅片與腐蝕室(2)中的真空吸盤緊密貼合，將貼合面與腐蝕環(huán)境隔離，實(shí)現(xiàn)對單側(cè)硅片的保護(hù)。本發(fā)明提供的單側(cè)硅片濕法腐蝕設(shè)備，采用對真空吸盤上旋轉(zhuǎn)的硅片噴淋高溫堿性腐蝕液的方式進(jìn)行單側(cè)濕法腐蝕，利用真空將欲保護(hù)側(cè)面與腐蝕環(huán)境有效隔離，解決了傳統(tǒng)濕法腐蝕工藝中難以對硅片實(shí)施長時(shí)間單側(cè)保護(hù)的問題。
文檔編號C23F1/08GK102212824SQ20101014522
公開日2011年10月12日 申請日期2010年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月9日
發(fā)明者景玉鵬, 高超群 申請人:中國科學(xué)院微電子研究所