[发明专利]在碱性腐蚀液中保护易腐蚀MEMS器件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及微电子机械系统(MEMS)设计及加工技术领域，尤其涉及一种在碱性腐蚀液中保护易腐蚀MEMS器件的方法。

背景技术

微电子机械系统(MEMS)是近年来高速发展的一项高新技术。在制作MEMS器件时，经常要在完成所有集成电路工艺后利用氢氧化钾(KOH)和四甲基氢氧化胺(TMAH)等碱性溶液对MEMS器件进行各向异性腐蚀。然而，这些碱性腐蚀溶液一般都会对MEMS器件上的Al和压电材料ZnO等材料有腐蚀作用。因此，要开发出一种能在碱性腐蚀液中有效保护易腐蚀的MEMS器件及引线的方法。

这个问题是微机械技术研究发展的瓶颈，国内很多人正在研究这个问题。目前已经开发出几种保护方法，但都存在不同程度的问题。

传统的保护方法是在硅片正面涂上黑蜡，但这种方法并不理想。国内文献上有一种报道是利用环氧树脂和聚酰胺调配的胶体保护硅片正面结构的方法，但这种方法在腐蚀过程中会出现腐蚀大坑，造成对器件的破坏。

本发明提出了一种新技术，使得硅片的正面器件在碱性溶液腐蚀过程中不受侵蚀，同时还可以保证在涂敷过程中硅片上的精细结构不受损伤。这种技术可以广泛应用于集成电路、传感器和执行器加工，给MEMS的应用带来更广阔的前景，为实验研究和工业化生产带来明显的经济效益。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种在碱性腐蚀液中保护易腐蚀MEMS器件的方法，使得MEMS器件正面的精细结构在强碱性腐蚀过程中不受侵蚀，并保证在涂敷过程中硅片上的精细结构不受损伤，有效的保护MEMS器件，解决MEMS器件制造工艺中的关键技术问题。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种在碱性腐蚀液中保护易腐蚀MEMS器件的方法，该方法包括：

将封蜡溶于有机溶剂中，制备封蜡的饱和溶液；

对待腐蚀MEMS器件正面需要保护的区域进行滴液，将制备的封蜡饱和溶液滴到待腐蚀MEMS器件正面需要保护的区域；

对所述经过滴液处理的待腐蚀MEMS器件进行烘干；

将烘干后的待腐蚀MEMS器件放入碱性腐蚀液中进行腐蚀；

腐蚀结束后，去除MEMS器件上的封蜡。

上述方案中，所述溶解封蜡的有机溶剂为1，1，1-三氯乙烷或甜橙油萜(orange terpene)。

上述方案中，所述制备封蜡饱和溶液的步骤包括：将一块Apiezon W封蜡溶于一定体积的1，1，1-三氯乙烷或甜橙油萜中，用玻璃棒搅拌，直至仍有少量封蜡未溶解，制备出封蜡的1，1，1-三氯乙烷或甜橙油萜饱和溶液。

上述方案中，所述Apiezon W封蜡的重量为2g，1，1，1-三氯乙烷或甜橙油萜的体积为20ml。

上述方案中，所述进行滴液的步骤包括：将待腐蚀的MEMS器件置于50℃～70℃的热板上，正面朝上，将配好的20ml Apiezon W的1，1，1-三氯乙烷饱和溶液用滴管分多次滴到待腐蚀MEMS器件需要保护的区域。

上述方案中，所述分多次将饱和溶液滴到待腐蚀MEMS器件需要保护的区域时，每次滴液不能过多，以防溶液流出硅片，两次滴液间隔为30秒。

上述方案中，所述进行烘干的步骤包括：将待腐蚀MEMS器件置于90～120℃的热板上，正面朝上，烘烤30～60分钟，使得1，1，1-三氯乙烷充分挥发。

上述方案中，所述进行腐蚀的步骤包括：将Apiezon W保护后的待腐蚀MEMS器件放入浓度为33％～35％的KOH溶液中进行腐蚀。

上述方案中，所述KOH溶液的温度不超过75℃，以防Apiezon W软化。

上述方案中，所述去除封蜡的步骤包括：腐蚀结束后，将MEMS器件浸泡于1，1，1-三氯乙烷中，将MEMS器件正面的封蜡溶解干净；将MEMS器件捞出，用乙醇涮洗一遍，再用去离子水冲洗干净，吹干。

(三)有益效果

1、本发明提供的这种在碱性腐蚀液中保护易腐蚀MEMS器件的方法，使得正面器件的精细结构在强碱腐蚀过程中不受侵蚀，同时还可以保证在涂敷过程中硅片上的精细结构不受损伤，能有效的保护MEMS器件，解决了MEMS器件制造工艺中的一个关键环节，为MEMS的发展带来更广阔的应用前景。

2、本发明提供的这种在碱性腐蚀液中保护易腐蚀MEMS器件的方法，解决了湿法腐蚀过程中的保护问题，大大推动了MEMS器件制造工艺的发展。