[实用新型]用于牺牲层释放的二氧化碳固态升华装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及微电子机械系统(MEMS)制造工艺中用于牺牲层无粘连释放技术领域，尤其涉及一种用于牺牲层释放的二氧化碳固态升华装置。

背景技术

微电子机械系统(MEMS)加工工艺是由集成电路(IC)工艺发展而来的。然而，由于MEMS器件结构的特殊性和复杂性，需要特定的工艺才能实现。牺牲层技术就是制作表面微机械结构的关键核心技术。它是利用不同材料在同一腐蚀液体中的腐蚀速率的巨大差异，有选择性的腐蚀掉结构层薄膜下面的牺牲层材料，从而获得各种悬空结构。

牺牲层湿法腐蚀释放后，在干燥过程中存在粘连效应。粘连效应主要由液体的表面张力引起，使结构层与牺牲层下面的衬底粘连，导致器件失效。

目前解决粘连效应的主要手段包括设计防粘连的特殊结构、选择低表面张力的清洗液体、超临界二氧化碳干燥释放、干法腐蚀牺牲层、固态升华法释放等。

其中固态升华法避免了干燥过程中液体-气体界面的出现，完全消除了表面张力，是解决牺牲层释放工艺中粘连效应的最有效手段。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型的主要目的在于提供一种用于牺牲层释放的二氧化碳固态升华装置，基于固态升华原理，应用于微电子机械系统(MEMS)制作中的牺牲层释放干燥工艺，避免了干燥过程中液体——气体界面的出现，完全消除了表面张力，有效地解决了牺牲层释放工艺中由于粘连效应而造成的器件结构失效。

(二)技术方案

为达到上述目的，本实用新型提供了一种用于牺牲层释放的二氧化碳固态升华装置，该装置至少包括过滤器1、暂存罐2、恒流恒压泵3、流量计4、主工作腔室5、温度压力控制装置7和分离器10，其中，过滤器1、暂存罐2、恒流恒压泵3、流量计4、主工作腔室5和分离器10依次连接，温度压力控制装置7连接于主工作腔室5，分离器10连接于过滤器1，分离器10与过滤器1构成循环回路。

上述方案中，所述过滤器1通过第一阀门a连接于二氧化碳钢瓶。

上述方案中，所述暂存罐2通过第二阀门b连接于恒流恒压泵3。

上述方案中，所述主工作腔室5通过第三阀门c连接于分离器10。

上述方案中，所述分离器10进一步连接于排出乙醇的第四阀门d。

上述方案中，所述主工作腔室5进一步安装有放置芯片的硅片架6。

上述方案中，所述温度压力控制装置7中进一步安装有监视主工作腔室5内温度和压力变化的温度传感器8和压力传感器9。

(三)有益效果

本实用新型提供的这种用于牺牲层释放的二氧化碳固态升华装置，基于固态升华原理，应用二氧化碳作为置换液，有效地解决了牺牲层释放工艺中的粘连效应。同时，相比于传统固态升华技术中应用有机置换液(如环己烷)，二氧化碳在相态转换时压力可调，消除了有机置换液凝固时的涨裂现象。二氧化碳的使用更加绿色环保，无有机污染，节约资源。

附图说明

图1是本实用新型提供的用于牺牲层释放的二氧化碳固态升华装置的结构示意图；其中1为过滤器，2为二氧化碳液体暂存罐，3为恒流恒压泵，4为流量计，5为主工作腔室，6为硅片架，7为温度压力控制系统，8为温度传感器，9为压力传感器，10为分离器。

图2是二氧化碳固态升华过程中相态的变化曲线；通过制冷过程，液态二氧化碳首先沿着曲线A全部转化为固态(干冰)，同时压强降低。然后对固态二氧化碳加热，通过压力温度控制，在饱和蒸汽压以下使之沿着曲线B升华，全部转化为气态。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。

如图1所示，图1是本实用新型提供的用于牺牲层释放的二氧化碳固态升华装置的结构示意图，该装置至少包括过滤器1、暂存罐2、恒流恒压泵3、流量计4、主工作腔室5、温度压力控制装置7和分离器10，其中，过滤器1、暂存罐2、恒流恒压泵3、流量计4、主工作腔室5和分离器10依次连接，温度压力控制装置7连接于主工作腔室5，分离器10连接于过滤器1，分离器10与过滤器1构成循环回路。

过滤器1通过第一阀门a连接于二氧化碳钢瓶，暂存罐2通过第二阀门b连接于恒流恒压泵3，主工作腔室5通过第三阀门c连接于分离器10，分离器10进一步连接于排出乙醇的第四阀门d，主工作腔室5进一步安装有放置芯片的硅片架6，温度压力控制装置7中进一步安装有监视主工作腔室5内温度和压力变化的温度传感器8和压力传感器9。