SPM刻蝕工藝優(yōu)化的詳細(xì)說明

本文研究了一種優(yōu)化的食人魚(h2o2：h2so4)混合物，該混合物用于去除高度交聯(lián)并加熱到高溫(~250°C)，由于強(qiáng)烈的化學(xué)蝕刻工藝，這些混合物的蝕刻率和裝置產(chǎn)率較低，為了克服這些挑戰(zhàn)，測試了不同濃度和溫度的食人魚混合物，以找到最佳的混合物，最大限度地提高SU8的蝕刻率和犧牲蝕刻MEMS結(jié)構(gòu)的器件產(chǎn)率，選擇在這項(xiàng)工作中專門研究它們。由于微流控通道也可以用于光學(xué)應(yīng)用，確定了SiN、二氧化硅和Si固態(tài)薄膜暴露在食人魚混合物中的粗糙度、厚度和折射率的影響。

食人魚混合物在半導(dǎo)體工業(yè)中通過去除有機(jī)殘留物來清洗硅晶片，食人魚混合物去除SU8聚合物的有效性是由于脫水和氧化兩個(gè)過程，第一個(gè)過程是SU8的脫水或硫酸的水化作用，包括用濃硫酸從SU8分子中去除氫和氧；第二個(gè)過程，氧化是硫酸增加了過氧化氫從一種相對(duì)溫和的氧化劑轉(zhuǎn)化為一種具有足夠活性的氧化劑來溶解元素碳，每一個(gè)化學(xué)過程都允許單個(gè)和連接的SU8分子的化學(xué)鍵被打破，隨著時(shí)間的推移，浸沒在食人魚混合物中的SU8通常會(huì)被完全去除，沒有留下任何可見的原始有機(jī)物質(zhì)的痕跡。

為了表征SU8浸入不同濃度和溫度的食人魚混合物中的蝕刻速率，以SU8為犧牲核心材料制備了長(~4mm)微流控通道，微流控通道是通過在4英寸硅片上沉積和繪制寬度12μm、高1cm、長度1cm的直線而成的，如下圖(a)所示。為了確定食人魚混合物的濃度如何影響犧牲SU8的蝕刻速率，微流控通道浸在幾種不同濃度的食人魚混合物中1小時(shí)，而混合物保持在100°C恒溫。

食人魚對(duì)SiN、二氧化硅和Si的厚度和折射率的影響

同樣重要的是，浸泡在食人魚混合物中的SiN、二氧化硅和Si的折射率和厚度，在100°C條件下，使用比例為（1：1）(h2o2：h2so4)的食人魚混合物進(jìn)行了類似的測試。研究了使用SU8作為犧牲材料來構(gòu)建MEMS和MOEMS器件，確定了一種確定從微流體通道中去除SU8犧牲物質(zhì)的最佳食人魚混合物的過程，這是通過改變食人魚混合物的濃度和溫度來產(chǎn)生100%的制造收率，然后觀察哪種混合物產(chǎn)生最高的SU8蝕刻率來實(shí)現(xiàn)的。食人魚混合物的比例為（1：1）(h2o2：h2so4)，溫度為100°C，補(bǔ)充頻率為24小時(shí)，產(chǎn)生100%的制造率，對(duì)之前所述的微流控通道具有最高的SU8蝕刻率，這種混合物不影響二氧化硅和Si的厚度或指數(shù)，它也不影響SiN的指數(shù)。然而它確實(shí)會(huì)緩慢地蝕刻SiN，SiN、二氧化硅和Si薄膜的粗糙度在食人魚混合物中均不受影響，因此不應(yīng)影響光學(xué)表面散射損失。然而食人魚混合物可以優(yōu)化為許多不同的應(yīng)用，使用SU8作為犧牲材料，如制造空隙、間隙或釋放層。在高體積的制造環(huán)境中，食人魚混合物的優(yōu)化可以顯著提高設(shè)備的制造產(chǎn)量，并減少制造生產(chǎn)時(shí)間，從而導(dǎo)致更高的吞吐量和更經(jīng)濟(jì)有效的制造過程。

審核編輯：符乾江