HF氣相蝕刻機
產(chǎn)品描述
VPE由反應(yīng)室和蓋子組成。加熱元件集成在蓋子中。它控制要蝕刻的基板的溫度?？梢酝ㄟ^兩種方式實現(xiàn)晶圓夾緊：可以使用夾緊環(huán)將晶圓機械夾緊。擰緊是從設(shè)備的背面完成的，該設(shè)備永遠不會與HF蒸氣接觸。3個螺母易于戴上防護手套。另一種選擇是靜電夾緊。單個芯片（長于10毫米）以及晶片都可以被夾在加熱元件上。保護晶片的背面不受蝕刻。
MEMS的粘著
二氧化硅通常用作微機械結(jié)構(gòu)的犧牲層。例如，絕緣體上硅（SOI）晶片上的深反應(yīng)離子蝕刻（DRIE）器件通常在液態(tài)氫氟酸（HF）中釋放。
用去離子水沖洗晶片后，水的表面張力破壞了釋放的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)彼此粘附。
Solution
在HF蒸氣中蝕刻二氧化硅是一種準(zhǔn)干燥過程。由于HF蒸氣氣氛中的濕度，晶片上會形成非常薄的水膜。HF被吸收并蝕刻二氧化硅（SiO2）。在反應(yīng)期間，產(chǎn)生硅烷和水。硅烷以氣相逸出。有趣的是，在該反應(yīng)中水起引發(fā)劑的作用，并由該過程本身產(chǎn)生。在加熱基板時，可以通過控制表面上的水量來調(diào)節(jié)蝕刻速率。在4-6 um / hrs的蝕刻速率下，大多數(shù)結(jié)構(gòu)都可以釋放而不會粘附。
應(yīng)用
-免粘MEMS釋放
-結(jié)構(gòu)減薄
-SOI襯底上結(jié)構(gòu)的無劃片釋放
-蝕刻速率可在0至約30 μm / h之間調(diào)節(jié)
-單面SiO2蝕刻（在處理過程中受到背面保護）
技術(shù)：氣相蝕刻
1966年，Holmes＆Snell進行了氣相蝕刻的第一個實驗[1]。他們觀察到，即使晶圓不在蝕刻浴中而是接近晶圓，晶圓上的二氧化硅也以可比的蝕刻速率蝕刻。Helms＆Deal確定水的作用是為表面的HF提供冷凝的溶劑介質(zhì)。奧芬伯格等。[2]提出了一個兩步反應(yīng)，其中首先通過吸附水（H2O）形成硅烷醇基團來打開氧化物表面。隨后，硅烷醇基團受到HF的攻擊：
SiO 2?+ 2H?2?O-> Si（OH）4
Si（OH）4?+ 4HF-> SiF?4?+ 4H?2?O
上式表明，水起蝕刻過程的引發(fā)劑以及反應(yīng)物的作用。這一事實表明，可以對蝕刻工藝進行溫度控制，以使啟動工藝所需的水量和反應(yīng)物水的量保持平衡。在idonus的汽相刻蝕機中，這種平衡是通過加熱晶片來實現(xiàn)的。晶片上的水膜在中等溫度下蒸發(fā)。蝕刻速率隨溫度升高而降低，并在高于50°C的溫度下完全停止。
在約5 μm / h的蝕刻速率下實現(xiàn)了無粘附的MEMS釋放。
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[1] PJ Holmes和JE Snell，《微電子學(xué)與可靠性》（Pergamon，紐約，1966年），第一卷。5，第?337。
[2] M. Offenberg，B。Elsner和F.L?rmer，“蒸氣HF蝕刻在表面微加工中去除犧牲氧化物”，擴展摘要：電化學(xué)。Soc。秋季會議（邁阿密海灘）第94-2卷，第1056-7頁，1994年。
反應(yīng)室溫度控制
二氧化硅的蝕刻速率隨反應(yīng)室中液態(tài)HF的溫度而略有變化。HF的溫度取決于潔凈室的環(huán)境溫度。另外，HF在長時間的蝕刻過程中加熱，這導(dǎo)致晶片之間的蝕刻速率增加，直到系統(tǒng)穩(wěn)定為止。為了穩(wěn)定刻蝕速率，我們在容器中開發(fā)了一個具有可控溫度的HF反應(yīng)室。HF的溫度可以通過附加控制器進行調(diào)節(jié)。珀耳帖元件可根據(jù)所需的工藝參數(shù)來加熱或冷卻酸。
