湿法腐蚀工艺研究综述.docx

硅湿法腐蚀工艺的研究现状
摘要：随着MEMS技术的发展，通过光刻胶或硬掩膜窗口进行的湿法腐蚀工艺在MEMS器件制造的许多工艺过程中有大量的应用，本文介绍了湿法腐蚀工艺的发展历程，研究现状，以及未来的发展趋势，将湿法腐蚀工艺与干法腐蚀工艺进行对比，得出湿法腐蚀工艺的优缺点。重点阐述了湿法腐蚀工艺的工艺过程，简单介绍了湿法腐蚀工艺在工业领域的一些应用。
关键词：MEMS光刻胶湿法腐蚀工艺过程
ResearchStatusofWetEtchingTechnologyonSilicon
Abstract:WiththedevelopmentofMicro-Electro-MechanicalSystem(MEMS)technology,WetEtchingtechnologywithphotoresistorhardmaskwindowhasalargenumberofapplicationsinthefabricationofMEMSdevices.Thisarticledescribesthedevelopmentprocessofwetetchingprocess,aswellastheresearchstatusandfuturetrends,comparingtheWetEtchingprocessanddryetchingprocess,wegettheadvantagesanddisadvantagesofWetEtching.ThisarticlewillfocusesontheprocessofWetEtching,abriefintroductiontosomeapplicationsofthewetetchingprocessintheindustrialfield.
Keywords:MEMSPhotoresistWetEtchingProcess

前言
在制造领域，人们对机械加工的的要求越来越高，工件尺寸越来越小，精度越来越高，功能却越来越多，这些要求促进了很多先进制造技术的产生，MEMS技术就是在这样的背景下产生的，MEMS,其实就是是微机电系统——Micro-Electro-MechanicalSystems的缩写，它可以批量制作，是集微型机构、传感器和执行器以及控制电路、直至接口、通信和电源等电子设备于一体的微型器件或系统[1]。MEMS是伴随着半导体集成电路、微细加工技术和超精密加工技术的发展而共同发展起来的，MEMS技术利用了半导体技术中的腐蚀、光刻、薄膜等现有的技术和材料，所以，从制造技术本身来讲，MEMS基本的制造技术相对而言还是比较成熟的。但是，MEMS技术更偏向于超精密机械的加工，并且要关系到微电子、材料、力学、化学、机械等学科领域。它所涉及的学科也扩展到微型尺寸下的力、电、光、磁、声、等物理学的各个分支。目前，MEMS技术还被广泛的运用在微流控芯片和合成生物学等领域，进而探索生物化学等实验室技术流程的芯片集成化[2]。湿法腐蚀工艺是MENMS技术中的一种重要工艺，本文将对湿法腐蚀工艺进行详述。

硅湿法腐蚀工艺的原理及特点
硅湿法腐蚀工艺原理
湿法腐蚀工艺在MEMS技术起步的时候，就开始出现。是最早应用在微机械结构制造领域的微机械加工方法。所谓的湿法腐蚀，其实就是将晶片放在液态的化学腐蚀液中，对晶片进行腐蚀，在腐蚀的过程中，腐蚀液将会把它所接触的材料通过化学反应一步一步浸蚀直至溶掉。腐蚀液的种类很多，有酸性的腐蚀剂，碱性的腐蚀剂，还有有机腐蚀剂等。我们根据所选择的腐蚀剂，又可把腐蚀剂分为各向同性腐蚀和各向异性腐蚀剂。其中，各向同性腐蚀的试剂又分为很多种，包括各种盐类(如CN基、NH基等)和酸等，但是，这些腐蚀剂，很大一部分是不能获得高纯度的，同时还要避免金属离子的玷污，因此，我们广泛采用HF—HNO3这个腐蚀系统。各向异性腐蚀，顾名思义，是指对硅的不同晶面有不一样的腐蚀速率。基于这种腐蚀特征，可以在硅衬底上加工出很多种类的微结构。各向异性腐蚀剂一般也可以分为两类，一类是有机腐蚀剂，包括EPW(乙二胺、邻苯二酚和水)和联胺等，另一类是无机腐蚀剂，包括很多碱性的腐蚀液，如KOH、NaOH、NH4OH等。湿法腐蚀工艺相对干法刻蚀工艺而言，湿法腐蚀的腐蚀速率更快，各向异性比较差，当然它的成本也是比较低的，但是，它的腐蚀厚度可以达到整个硅片的厚度，具有较高的机械灵敏度。不过，腐蚀厚度控制起来比较困难，且与集成电路进行集成有一定的难度。
硅湿法腐蚀工艺的工艺过程
根据所选的腐蚀剂的不同，湿法腐蚀工艺可以分为硅的各向同性湿法腐蚀工艺和硅的各向异性湿法腐蚀工艺，他们之间的对比如图1.1所示。本文主要是对硅基各向异性湿法腐蚀工艺进行研究现状的综述，所以，这里对硅基各向异性湿法腐蚀工艺的工艺过程进行简单叙述