濕蝕刻是光刻之后的微細加工過程
濕蝕刻是光刻之后的微細加工過程,該過程中使用化學物質去除晶圓層。晶圓,也稱為基板,通常是平面表面,其中添加了薄薄的材料層,以用作電子和微流體設備的基礎;最常見的晶圓是由硅或玻璃制成的。濕法刻蝕是半導體制造,微機械和微流控設備中的重要過程,需要微尺度的特征來優(yōu)化性能或創(chuàng)建層流態(tài),這在宏觀上幾乎是不可能獲得的。由于能夠通過改變蝕刻劑濃度和蝕刻時間來輕松控制z軸蝕刻,因此常用于分層應用。缺點包括許多化學廢物,其中許多是高酸性和多步過程。
在蝕刻之前,需要掩蓋襯底的區(qū)域以獲得器件所需的詳細功能。在稱為光刻的過程中,將光敏光刻膠旋涂到晶圓上。然后將晶片預烘烤以除去光刻膠中多余的溶劑。然后將具有所需特征的切口的掩模放置在光致抗蝕劑的頂部,并使用紫外光固化任何曝光的光致抗蝕劑?,F(xiàn)在可以對涂覆的晶片進行濕法蝕刻以將所需的圖案雕刻到晶片中。
各向同性蝕刻
各向同性蝕刻,即在所有方向上均相等的蝕刻,是指基材的方向不影響蝕刻劑去除材料的方式。當將腐蝕劑(一種腐蝕性化學品)施加到被掩膜的晶圓上時,在所有方向上未被掩膜覆蓋的區(qū)域中,蝕刻會以相同的速率發(fā)生,從而產生倒圓的邊緣。如果允許蝕刻劑反應足夠長的時間,如圖1所示,蝕刻劑將蝕刻掉稱為掩模底切的掩模下的基板材料??梢酝ㄟ^在底切掩模前先沖洗掉蝕刻劑,然后在通道上施加光刻膠來避免這種情況。墻壁,然后添加更多的蝕刻劑。通過添加緩沖液以改變濃度或通過升高/降低溫度,可以容易地控制蝕刻速率。
當需要微細加工精確特征時,各向同性蝕刻并不是理想的,因為它的方向性不強且難以控制。
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各向異性蝕刻
各向異性蝕刻,即在不同方向上以不同速率發(fā)生的蝕刻,取決于襯底晶面的方向。
由于硅的單晶結構,某些蝕刻劑能夠根據硅的取向沿著某些平面或角度選擇性地蝕刻硅。例如,使用KOH作為在<100>晶體方向上對硅進行蝕刻的化學藥品,其選擇性比使用KOH在<111>方向上對硅進行蝕刻的選擇率高400倍。通過改變時間,蝕刻化學物質和硅晶體取向,可以在硅晶片中蝕刻許多不同的形狀和通道。
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為了各向異性地蝕刻諸如玻璃的非晶體材料,需要使用非蝕刻溶液的層流圍繞蝕刻化學物質。這在襯底和蝕刻劑之間形成了屏障,并確保僅去除與蝕刻劑接觸的所需區(qū)域。確保僅對玻璃的特定區(qū)域進行蝕刻。
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普通基材和蝕刻劑
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