在氢氧化钾+羟胺溶液中高速蚀刻硅片穿孔

引言

在复杂的MEMS惯性传感器的制造中，有许多情况下，金属化不能通过通常的模式方法完成。在这种情况下，有必要为传感器的最终金属化制造一个阴影掩模。使用深反应离子蚀刻（DRIE）在硅（Si）中制造阴影掩模是复杂的，因为这需要使用支撑晶片来防止氦冷却剂泄漏。氢氧化钾（KOH）和四甲基氢氧化铵（TMAH）是MEMS中湿式体微加工最常用的湿式各向异性蚀刻剂。【设备】【设备】【】【晶圆清洗设备制造】【晶圆清洗设备制造厂家】

与TMAH相比，KOH在Si{100}/Si{110}和Si{111}之间具有更高的蚀刻速率和更高的蚀刻各向异性。英思特采用15%NH₂OH加20 wt%KOH，首先研究了蚀刻特性，然后在较低温度下老化效应引起的变化。本文研究了不同浓度的NH₂OH对使用20wt% KOH和5wt% TMAH的Si{100}蚀刻特性的影响，发现15% NH₂OH是20 wt% KOH中获得改进蚀刻特性的最佳浓度。【rca清洗设备】【马兰戈尼干燥设备】【兆声清洗设备】【湿法刻蚀设备】【晶圆清洗设备】

实验与讨论

本文对Si{100}和{110}进行了蚀刻实验，以优化蚀刻条件，从而提高了Si的蚀刻速率和Si与二氧化硅之间的蚀刻选择性。使用丙酮去除光刻胶，然后在去离子（DI）水中冲洗。晶圆被切成2×2 cm2大小的小晶片。在去离子水中加入所需重量的氢氧化钾球团，制备20 wt%的KOH溶液。实验分别在50、55和60℃的不同温度下进行。【KOH腐殖清洗机】【全自动晶圆清洗机】【RCA清洁设备】【英思特】【英思特半导体】【半导体】

图1：使用纯20 wt%KOH在Si{100}晶片中制造通孔晶片的不同阶段

最初，通孔制造在55℃中使用纯20 wt%氢氧化钾溶液，图1显示了使用4英寸20 wt%KOH溶液三个不同阶段蚀刻{100}晶片的图像，可以看出，二氧化硅开始从一侧被蚀刻出来，并在通过孔形成时被完全去除。【湿法制程】【】【晶圆清洁设备】【】【KOH腐殖清洗机】【全自动晶圆清洗机】【RCA清洁设备】

在晶圆片上通过孔实现蚀刻的总时间为14小时，这证实了在较低的温度下，我们可以有效地使用15%的NH₂OH添加的20 wt%的KOH溶液。作为蚀刻剂成分的温度为55℃，其蚀刻温度表现出相当高的硅蚀刻，并且提高了硅和氧化物之间的蚀刻选择性。图2显示了4英寸Si{100}晶片的图像。二氧化硅掩模在整个蚀刻过程后被保留。【马来西亚戈尼干炎装备】【兆声清洗】【湿法刻蚀】【湿法制程设备】【湿法设备制造厂家】【rca清洗设备】【马兰戈尼干燥设备】

图2：使用15%羟胺+ 20 wt%氢氧化钾在Si{100}晶片上制造的通孔

结论

英思特在50-60℃的低温下，详细研究了{100}和{110}在20wt%氢氧化钾和20 wt%氢氧化钾溶液中的蚀刻特性。在5天内，研究了添加NH₂OH的氢氧化钾溶液对蚀刻特性的老化影响。结果表明，在55℃条件下，添加15%NH₂OH的20wt%氢氧化钾是利用热生长的氧化物层作为掩膜在Si{100}晶片上形成一个孔的最佳条件。因此，这项工作可直接用于湿式微加工生产MEMS设备。【兆声清洗设备】【湿法刻蚀设备】【晶圆清洗设备】【晶圆清洗设备制造】【晶圆清洗设备制造厂家】

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