[发明专利]一种单侧硅片湿法腐蚀设备

说明书

技术领域

本发明涉及微机电系统加工技术中的体硅加工技术领域，尤其涉及一种单侧硅片湿法腐蚀设备，在进行单侧体硅去除的同时，有效保护硅片背面不被腐蚀。

背景技术

在科学和工程的许多领域，用刻蚀和其他微加工技术来制造小型化的微结构已经变得越来越普遍。硅和其他半导体材料不仅能用来制造分立和集成的电子电路，而且也能用来制造传感器、执行器以及一些由于所使用的材料和尺度的微型化而具有了新特性的其它器件。在硅基器件加工过程中，常常需要利用各向异性湿法腐蚀去除大量的硅以形成不同形貌的空腔、沟槽、桥式结构等微结构。如果需要将腐蚀限定在硅片单侧进行，则需要对硅片的另一侧面进行长时间有效保护，避免腐蚀液钻入，导致另一侧结构的破坏。通常用耐高温碱性环境的材料将硅片待保护区域封合或用夹具密封保护等方式，但是上述方法作用有限。一方面，可用的耐碱保护材料的可去除性与保护能力之间存在矛盾；另一方面，密封夹具的灵活性相对较差。寻找更好的湿法腐蚀的单侧保护方法，可以更好地利用湿法腐蚀快速、准确的优点，制造出令人满意的微结构。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决传统手段无法对需要进行长时间单侧湿法腐蚀的硅片进行有效保护的问题，本发明提供一种单侧硅片湿法腐蚀设备，以满足在高温碱性环境下长时间对硅片单侧有效保护的需要。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种单侧硅片湿法腐蚀设备，该设备包括供液装置1、腐蚀室2和余液处理装置3，其中，供液装置1将高温碱性腐蚀液喷到腐蚀室2中真空吸盘上旋转的硅片上，对硅片进行反应速率和表面光洁度可控的各向异性湿法腐蚀，同时硅片与腐蚀室2中的真空吸盘紧密贴合，将贴合面与腐蚀环境隔离，实现对单侧硅片的保护。

上述方案中，所述供液装置包括KOH溶液暂存腔101、去离子水供给装置102、控温预热腔103、加热盘管104、抗腐蚀连接管道和相应的阀门，其中，KOH溶液暂存腔101和去离子水供给装置102均通过阀门连接于控温预热腔103，加热盘管104盘绕在控温预热腔103外部，以保证控温预热腔103内部的腐蚀液维持预设高温，恒流恒速泵105将控温预热腔103内部的高温腐蚀液泵入腐蚀室2内的腐蚀液供液管道。

上述方案中，所述腐蚀室2包括喷嘴201、真空吸盘202、转杆203、旋转电机204、真空泵205、腐蚀液收集槽206和腐蚀液排液管207，其中，所述喷嘴201呈T形，喷口为缝状，供液管道中的腐蚀液经喷嘴节流膨胀，以幕状射流喷淋在放置于真空吸盘202上的硅片上；所述转杆203在旋转电机204的作用下，带动真空吸盘202以及背面与真空吸盘202紧密吸合的硅片旋转，保证腐蚀均匀性；真空吸盘202管道的真空度由真空泵205维持，保证硅片的背面与腐蚀环境隔离；离开硅片表面的腐蚀液，在腐蚀室2底部的腐蚀液收集槽206处富集，并可经腐蚀液排液管207离开腐蚀室2。

上述方案中，所述硅片208与真空吸盘202紧密吸合，保证硅片背面与腐蚀环境的隔离。

上述方案中，所述余液处理装置3包括一腐蚀液回收槽，用于收集自腐蚀室2排出的腐蚀液，并对腐蚀液进行除杂及净化处理。

上述方案中，腐蚀完成后，将去离子水通过管道引入腐蚀室2，对硅片进行喷淋清洗，清洗完成后，提高转速，将真空吸盘202上的硅片旋转甩干。

(三)有益效果

从以上技术方案可以看出，本发明有以下有益效果

(1)本发明提供的单侧硅片湿法腐蚀设备，采用对真空吸盘上旋转的硅片喷淋高温碱性腐蚀液的方式进行单侧湿法腐蚀，利用真空将欲保护侧面与腐蚀环境有效隔离，解决了传统湿法腐蚀工艺中难以对硅片实施长时间单侧保护的问题。

(2)本发明提供的单侧硅片湿法腐蚀设备，通过温控系统和恒流恒速泵，控制喷淋在硅片表面的腐蚀液维持恒定高温和恒定浓度，使腐蚀速率和均匀性保持稳定。

(3)本发明提供的单侧硅片湿法腐蚀设备，通过调节腐蚀液的温度和流速，可调节腐蚀速度和腐蚀表面的均匀性。

(4)本发明提供的单侧硅片湿法腐蚀设备，在腐蚀结束后，对硅片去离子水冲洗并甩干，硅片干进干出。

附图说明

图1为本发明提供的单侧硅片湿法腐蚀设备的整体结构示意图；

图2为本发明提供的单侧硅片湿法腐蚀设备的腐蚀室结构示意图；

图3为本发明提供的单侧硅片湿法腐蚀设备的喷嘴结构示意图；

图4为本发明提供的单侧硅片湿法腐蚀设备的真空吸盘结构示意图；