专利名称：在碱性腐蚀液中保护易腐蚀mems器件的方法
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。目前己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l,l,l-三氯乙垸或甜橙油萜 (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ApiezonW 封蜡溶于一定体积的l，l,l-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l,U-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， l，l，l-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。C 70。C的热板上，正面朝上，将配好的20ml Apiezon W的U，l-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。C的热板上，正面朝上，烘烤30 60分钟，使得l，l，l-三氯乙垸
充分挥发。
上述方案中，所述进行腐蚀的步骤包括将ApiezonW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。C，以防ApiezonW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。
3、 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， 能够用简洁的手段在硅片一侧涂敷上Apiezon W封蜡，从而在长时间碱性 溶液腐蚀过程中起到对MEMS器件及引线的保护作用。经过腐蚀并去除 封蜡后，硅片上的器件和引线完好无损。这一技术具有国际前沿性和重要 实用价值。
图1为本发明提供的在碱性腐蚀液中保护易腐蚀MEMS器件的方法 流程图2为依照本发明实施例对MEMS器件进行滴液前的工艺流程图； 图3为依照本发明实施例对MEMS器件进行滴液并烘干的工艺流程
图4为依照本发明实施例对MEMS器件进行腐蚀的工艺流程图5为依照本发明实施例对MEMS器件进行去除封蜡的工艺流程图。
具体实施例方式
为使本发明的目的、技术方案和优点表达的更加清楚，以下结合具体 实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
本发明提供的这种在湿法腐蚀工艺中保护硅片一侧器件和引线的方
法，将Apiezon W封蜡涂敷在硅片一侧(正面)，使得正面器件在碱性溶 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。本发明主要包括5个步骤制备封蜡的饱和溶液，滴液，烘干， 腐蚀，去除封蜡。这项技术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。
如图1所示，图1为本发明提供的在碱性腐蚀液中保护易腐蚀MEMS 器件的方法流程图，该方法包括
步骤l:将封蜡溶于有机溶剂中，制备封蜡的饱和溶液； 在本步骤中，所述溶解封蜡的有机溶剂为l，l,l-三氯乙烷或甜橙油萜 (orange terpene)等，具体是将一块重量约为2g的Apiezon W封蜡溶于 体积为20ml的l，l,l-三氯乙垸或甜橙油萜中，用玻璃棒搅拌，直至仍有少 量封蜡未溶解，制备出封蜡的1,1,1-三氯乙垸或甜橙油萜饱和溶液。
步骤2: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；
在本步骤中，将待腐蚀的MEMS器件置于5(rC 7(TC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；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，两次滴液间隔约为30秒。
步骤3:对所述经过滴液处理的待腐蚀MEMS器件进行烘干； 在本步骤中，将待腐蚀MEMS器件置于90 12(TC的热板上，正面朝 上，烘烤30 60分钟，使得l，l，l-三氯乙烷充分挥发。
步骤4:将烘干后的待腐蚀MEMS器件放入碱性腐蚀液中进行腐蚀； 在本步骤中，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，所述KOH溶液的温度不超过75°C ， 以防Apiezon W软化。步骤5:腐蚀结束后，去除MEMS器件上的封蜡；
在本步骤中，腐蚀结束后，将MEMS器件浸泡于1,1,1-三氯乙垸中， 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。
图2至图5进一步提供了依照本发明实施例对MEMS器件进行滴液、 烘干、腐蚀和去除封蜡的工艺流程图，下面举具体的实施例对本发明提供 的方法进行详细描述。
1) 制备封蜡的饱和溶液
将一小块Apiezon W封蜡(大约2g)溶于20ml的1,1,1-三氯乙垸 (l,l，l-trichloroethane)中，用玻璃棒搅拌，若仍有少量封蜡未溶解，说 明此时的溶液已经饱和。
2) 滴液
如图2所示，图2为依照本发明实施例对MEMS器件进行滴液前的 工艺流程图；待腐蚀的硅片IOI，背面是Si3N4 102，正面是A1引线103， 将硅片置于6CTC的热板上，正面朝上。将配好的20mlApiezonW的l,l，l-三氯乙烷溶液用滴管分几次滴到需要保护的区域。每一次滴液不能过多， 以防溶液流出硅片，两次滴液间隔约30秒。
3) 烘干
如图3所示，图3为依照本发明实施例对MEMS器件进行滴液并烘 干的工艺流程图；将此硅片置于ll(TC的热板上，正面朝上。烘烤50分钟。 使得l,U-三氯乙烷充分挥发，形成ApiezonW封蜡保护层104。
4) 腐蚀
如图4所示，图4为依照本发明实施例对MEMS器件进行腐蚀的工 艺流程图；将ApiezonW保护后的硅片放在浓度为33X的KOH溶液中进 行腐蚀，KOH溶液的温度为70。C。
5) 去除封蜡
如图5所示，图5为依照本发明实施例对MEMS器件进行去除封蜡 的工艺流程图；腐蚀结束后，将硅片浸泡于少量1,1,1-三氯乙垸中，数分 钟后，硅片正面的封蜡就被溶解干净。将硅片捞出后用乙醇涮洗一遍，再用去离子水冲洗干净，吹干。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行 了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而 已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修 改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1、一种在碱性腐蚀液中保护易腐蚀MEMS器件的方法，其特征在于，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。
2、 根据权利要求1所述的在碱性腐蚀液中保护易腐蚀MEMS器件的 方法，其特征在于，所述溶解封蜡的有机溶剂为1,1,1-三氯乙烷或甜橙油 砲orange terpene 。
3、 根据权利要求2所述的在碱性腐蚀液中保护易腐蚀MEMS器件的 方法，其特征在于，所述制备封蜡饱和溶液的步骤包括将一块ApiezonW封蜡溶于一定体积的l,l,l-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l，l,l-三氯乙垸 或甜橙油萜饱和溶液。
4、 根据权利要求3所述的在碱性腐蚀液中保护易腐蚀MEMS器件的 方法，其特征在于，所述Apiezon W封蜡的重量为2g， l，l，l-三氯乙烷或 甜橙油萜的体积为20ml。
5、 根据权利要求1所述的在碱性腐蚀液中保护易腐蚀MEMS器件的 方法，其特征在于，所述进行滴液的步骤包括将待腐蚀的MEMS器件置于50。C 7(TC的热板上，正面朝上，将配 好的20ml Apiezon W的l,l，l-三氯乙垸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。
6、 根据权利要求5所述的在碱性腐蚀液中保护易腐蚀MEMS器件的 方法，其特征在于，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。
7、 根据权利要求1所述的在碱性腐蚀液中保护易腐蚀MEMS器件的方法，其特征在于，所述进行烘干的步骤包括将待腐蚀MEMS器件置于90 12(TC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。
8、 根据权利要求1所述的在碱性腐蚀液中保护易腐蚀MEMS器件的 方法，其特征在于，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。
9、 根据权利要求8所述的在碱性腐蚀液中保护易腐蚀MEMS器件的 方法，其特征在于，所述KOH溶液的温度不超过75'C，以防ApiezonW 软化。
10、 根据权利要求1所述的在碱性腐蚀液中保护易腐蚀MEMS器件 的方法，其特征在于，所述去除封蜡的步骤包括腐蚀结束后，将MEMS器件浸泡于l，l,l-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。
全文摘要
本发明涉及MEMS设计及加工技术领域，公开了一种在碱性腐蚀液中保护易腐蚀MEMS器件的方法，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。利用本发明，使得正面器件的精细结构在强碱腐蚀过程中不受侵蚀，并保证了在涂敷过程中硅片上的精细结构不受损伤，有效的保护了MEMS器件，解决了MEMS器件制造工艺中的关键环节，为MEMS的发展带来更广阔的应用前景。
文档编号B81C99/00GK101428753SQ20071017693
公开日2009年5月13日 申请日期2007年11月7日 优先权日2007年11月7日
发明者景玉鹏, 李志刚, 楷 杨, 焦斌斌, 陈大鹏 申请人:中国科学院微电子研究所