基于ITO掩膜的键合片深硅刻蚀

发布时间：2020-12-10 22:22

　　提出了用氧化铟锡(ITO)作为掩膜对硅与玻璃的键合片进行深硅刻蚀的工艺。ITO薄膜采用直流溅射工艺常温生长,避免了传统等离子体化学气相沉积(PECVD)方式生长氧化硅掩膜高温对器件制备造成的影响。对不同的ITO薄膜图形化方式进行了研究,结果表明垂直或正锥形台阶的光刻胶剥离工艺制备的ITO薄膜边缘光滑,尺寸误差小,是实现ITO薄膜图形化的理想方式。进一步研究了基于ITO掩膜的键合片深硅刻蚀能力,在硅刻蚀深度达到150μm时,掩膜只消耗了5.66 nm,刻蚀选择比高达26 500∶1,没有发现微掩膜效应。因此利用ITO掩膜实现键合片的深硅刻蚀,掩膜的生长和图形化都在常温下进行,特别适合基于硅玻璃(SOG)键合刻蚀工艺的MEMS器件制备。 

【文章来源】：微纳电子技术. 2020年11期 第905-910页 北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

不同溅射条件下制备的ITO薄膜

图5 键合片的深硅刻蚀SEM图本文选择了尺寸较大的结构测量刻蚀的深度和均匀性，如表2所示，其中弹性梁处刻蚀区的宽度为8μm，释放孔的尺寸为50μm×50μm，长线条的宽度为20μm。由表2可以看出，左侧结构的刻蚀深度与其他位置的刻蚀深度差异较大，这有可能是左侧掩膜腐蚀不完全造成的。测量结果显示，弹性梁、释放孔和长线条的刻蚀深度的平均偏差分别为1.41%、0.75%和0.66%，最大偏差分别为4.82%、3.20%和2.25%，片上刻蚀的最大不均匀性小于5%，证明ITO薄膜用于键合片的刻蚀效果是能够满足生产需求的。

刚开始时，采用饱和FeCl3溶液和稀释的王水（V(HCl）∶V(HNO3）∶V(H2O)=9∶1∶6）对ITO薄膜进行腐蚀，可能是由于溅射ITO薄膜较为致密，FeCl3溶液的腐蚀速率约为22 nm/min，稀释的王水的腐蚀速率约为14 nm/min，这要低于文献[17]中报道的腐蚀速率。这两种腐蚀液存在的问题是，FeCl3溶液对胶的腐蚀能力较强，在没有腐蚀干净ITO时，已经开始漂胶。稀释的王水的侧蚀现象非常严重，也不适于ITO薄膜的图形化腐蚀，如图2 (a）所示。王水（V(HCl）∶V(HNO3)=3∶1）仍是较为理想的腐蚀剂。为了减小侧腐蚀，采用王水以光刻胶为掩膜，对60 nm厚的ITO薄膜进行了腐蚀，图2 (b）为ITO薄膜腐蚀的光学显微镜照片。由图可以看出，叉指部分几乎不存在过腐蚀现象，但在图形的边角还是存在掏蚀问题，这仍会对器件尺寸造成一定的影响。

【参考文献】：
期刊论文
[1]北方华创:半导体设备龙头 国产化替代加速[J]. 石运金.  股市动态分析. 2017(37)
[2]基于梳齿式电容加速度计的深硅刻蚀[J]. 任子明,白冰,王任鑫,张国军.  微纳电子技术. 2017(09)



本文编号：2909376