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(gè)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(shí)驗(yàn)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(shí)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(shí)驗(yàn)的方式設(shè)計(jì)并驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(jì)并逐步完善了深硅刻蝕工藝參數(shù),最終實(shí)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.