[发明专利]单面区域腐蚀的夹具和腐蚀方法

说明书

本发明涉及一种单面区域腐蚀的夹具和腐蚀方法。该夹具包括：夹具上部，其上端开口，底部设有通孔；载片，位于所述夹具上部的下方；O型圈组，位于所述夹具上部和所述载片之间，且位于所述通孔下方；所述O型圈组包括外部O型圈和内部O型圈，所述外部O型圈用于阻止外部水浴溶液进入，所述内部O型圈用于在其内部放置被腐蚀芯片并阻止腐蚀液腐蚀流出；夹紧装置，用于使所述夹具上部和所述载片夹紧。进一步还可包括压力平衡环、磁转子、表面保护膜等。本发明实现了腐蚀面向上的单面腐蚀，利于腐蚀气体排出，能够对芯片的单面的部分区域进行可靠腐蚀，保护其他区域不受影响，并能够在腐蚀穿通条件下稳定可靠。

技术领域

本发明属于腐蚀夹具领域，具体涉及一种对芯片的单面的部分区域进行可靠腐蚀，保护其他区域不受影响、在腐蚀穿通条件下稳定可靠的腐蚀固定夹具，以及采用该夹具的腐蚀方法。

背景技术

对半导体芯片进行湿法腐蚀，是微电子工艺中必不可少的基本工艺，其中对芯片衬底的体硅材料进行湿法腐蚀是微机电系统工艺中常用工艺手段之一，用于将表面结构从硅衬底上释放。腐蚀包含腐蚀腐蚀面材料和利用腐蚀穿通释放芯片另一面结构。在科研领域中，利用腐蚀穿通释放薄膜可以获得透明的纳米尺度的薄膜材料，方便研究薄膜材料的力学、光学、电子学性质，或者利用其作为承载层在上方放置感兴趣的材料，此时薄膜层及其上方感兴趣材料不希望被腐蚀液腐蚀，常规腐蚀方法及常规的黑胶保护等手段可能均不适用，本专利提供了一种解决方案。

本专利所描述的方法适用于几乎所有半导体芯片腐蚀工艺，但本专利的设计尤其针对腐蚀穿通所需要满足的以下要求：1)单面、小区域腐蚀：除了腐蚀面的待腐蚀位置及附近范围区域，腐蚀面另一面、芯片侧面边缘、腐蚀面同侧远离待腐蚀区域的部分均不能被腐蚀液腐蚀；2)保护正面材料：正面材料为目标材料结构，不应接触化学试剂，也不应被受到物理接触；3)需要排气：腐蚀过程中大量产生气泡，气泡附着在表面会使得腐蚀停止或者非常不均匀，需要排出气泡；4)避免过腐蚀：半导体芯片的腐蚀面的另一面有纳米尺度厚度氮化硅薄膜作为腐蚀停止层，为避免其过度减薄腐蚀时需要尽量避免在已经腐蚀穿通衬底材料后继续氮化硅薄膜。

为满足上述要求，通常需要使用腐蚀夹具。现有技术中的腐蚀夹具有：

1)专利CN104201135A公开了一种腐蚀夹具，其特点是利用真空固定芯片进行单面腐蚀，该夹具存在的问题是不适用于腐蚀穿通的腐蚀，负压容易损坏薄膜。

2)专利CN104986721B公开了一种腐蚀夹具，其特点是利用去离子水对保护面进行保护，该夹具存在的缺点是与很多之前的芯片倒置腐蚀专利一样(如US4165252、CN1477231A、CN105220143等)，面临腐蚀中产生的气泡难以及时排出的问题，在腐蚀较深后几乎无法排出，不适用于KOH等硅腐蚀液进行深腐蚀乃至腐蚀穿通。此外，这种装置腐蚀穿通后，一旦有膜破裂，腐蚀液与保护液发生交换将损伤被保护区域，不适用与腐蚀穿通的腐蚀情况。

发明内容

本发明针对上述问题，提供一种对芯片的单面的部分区域进行可靠腐蚀的腐蚀固定夹具，以及采用该夹具的腐蚀方法。

本发明采用的技术方案如下：

一种单面区域腐蚀的夹具，其包括：

夹具上部，其上端开口，底部设有通孔；

载片，位于所述夹具上部的下方；

O型圈组，位于所述夹具上部和所述载片之间，且位于所述通孔下方；所述O型圈组包括外部O型圈和内部O型圈，所述外部O型圈用于阻止外部水浴溶液进入，所述内部O型圈用于在其内部放置被腐蚀芯片并阻止腐蚀液腐蚀流出；

夹紧装置，用于使所述夹具上部和所述载片夹紧。

进一步地，所述载片为透明载片，用于利用透光性实现终点检测。