用于MEMS封裝的深硅刻蝕工藝研究.pdf

1、隨著MEMS技術(shù)的發(fā)展,MEMS器件上的微結(jié)構(gòu)從之前單一的表面結(jié)構(gòu)向更為復(fù)雜的三維空間立體結(jié)構(gòu)加工方法發(fā)展,高深寬比結(jié)構(gòu)的加工則是其中一個重要的方向。深硅刻蝕技術(shù)作為高深寬比結(jié)構(gòu)的加工方法已成為國內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。由Robert Bosch公司持有專利的交替往復(fù)式工藝(Bosch工藝)主要用于深硅刻蝕,是目前應(yīng)用最廣泛也是發(fā)展最成熟的深硅刻蝕工藝。交替往復(fù)式工藝能夠達(dá)到很大的深寬比和選擇比。而RIE-ICP刻蝕系統(tǒng)可獨(dú)立控制等離子體密度和

2、離子轟擊能量、刻蝕速率高、結(jié)構(gòu)簡單、成本低、工藝穩(wěn)定性強(qiáng),占據(jù)著深硅刻蝕市場主要地位。本論文通過對掩蔽層圖形化工藝的實驗和掩蔽層材料的選擇以及利用RIE-ICP刻蝕系統(tǒng)進(jìn)行深硅刻蝕工藝參數(shù)的優(yōu)化研究,實現(xiàn)了硅通孔的加工。
　　本論文的主要研究內(nèi)容如下:
　　1.通過實驗的方式設(shè)計并驗證了掩蔽層圖形化的相關(guān)工藝參數(shù)。成功地將圖形由光刻板準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)移到了掩蔽層上,為后續(xù)深硅刻蝕做好準(zhǔn)備。
　　2.通過對刻蝕原理的分析,研究了

3、深硅刻蝕工藝參數(shù)與形貌特性及主要工藝要求之間的關(guān)系,為后續(xù)的工藝參數(shù)制定奠定了理論基礎(chǔ)。
　　3.通過大量實驗確定掩蔽層的刻蝕速率與深硅刻蝕工藝參數(shù)的關(guān)系,并確定了光刻膠作為掩蔽層的材料。
　　4.綜合考慮了硅通孔的刻蝕深度、刻蝕速率、側(cè)壁傾角、刻蝕選擇比、扇形褶皺等因素,設(shè)計并逐步完善了深硅刻蝕工藝參數(shù),最終實現(xiàn)了深度179μm、刻蝕速率10μm/min、側(cè)壁傾角90.9°、光刻膠刻蝕選擇比147:1、扇形褶皺尺寸126.