專利名稱：在堿性腐蝕液中保護易腐蝕mems器件的方法
技術領域：
本發明涉及微電子機械系統(MEMS)設計及加工技術領域，尤其涉 及一種在堿性腐蝕液中保護易腐蝕MEMS器件的方法。
背景技術：
微電子機械系統(MEMS)是近年來高速發展的一項高新技術。在制 作MEMS器件時，經常要在完成所有集成電路工藝后利用氫氧化鉀 (KOH)和四甲基氫氧化胺(TMAH)等堿性溶液對MEMS器件進行各 向異性腐蝕。然而，這些堿性腐蝕溶液一般都會對MEMS器件上的Al和 壓電材料ZnO等材料有腐蝕作用。因此，要開發出一種能在堿性腐蝕液中 有效保護易腐蝕的MEMS器件及引線的方法。
這個問題是微機械技術研究發展的瓶頸，國內很多人正在研究這個問 題。目前己經開發出幾種保護方法，但都存在不同程度的問題。
傳統的保護方法是在硅片正面涂上黑蠟，但這種方法并不理想。國內 文獻上有一種報道是利用環氧樹脂和聚酰胺調配的膠體保護硅片正面結 構的方法，但這種方法在腐蝕過程中會出現腐蝕大坑，造成對器件的破壞。
本發明提出了一種新技術，使得硅片的正面器件在堿性溶液腐蝕過程 中不受侵蝕，同時還可以保證在涂敷過程中硅片上的精細結構不受損傷。 這種技術可以廣泛應用于集成電路、傳感器和執行器加工，給MEMS的 應用帶來更廣闊的前景，為實驗研究和工業化生產帶來明顯的經濟效益。
發明內容
(一)要解決的技術問題 有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種在堿性腐蝕液中保護易腐 蝕MEMS器件的方法，使得MEMS器件正面的精細結構在強堿性腐蝕過 程中不受侵蝕，并保證在涂敷過程中硅片上的精細結構不受損傷，有效的制造工藝中的關鍵技術問題。 (二)技術方案
為達到上述目的，本發明提供了一種在堿性腐蝕液中保護易腐蝕 MEMS器件的方法，該方法包括-
將封蠟溶于有機溶劑中，制備封蠟的飽和溶液；
對待腐蝕MEMS器件正面需要保護的區域進行滴液，將制備的封蠟 飽和溶液滴到待腐蝕MEMS器件正面需要保護的區域； 對所述經過滴液處理的待腐蝕MEMS器件進行烘干； 將烘干后的待腐蝕MEMS器件放入堿性腐蝕液中進行腐蝕； 腐蝕結束后，去除MEMS器件上的封蠟。
上述方案中，所述溶解封蠟的有機溶劑為l,l,l-三氯乙垸或甜橙油萜 (orange terpene)。
上述方案中，所述制備封蠟飽和溶液的步驟包括將一塊ApiezonW 封蠟溶于一定體積的l，l,l-三氯乙烷或甜橙油萜中，用玻璃棒攪拌，直至 仍有少量封蠟未溶解，制備出封蠟的l,U-三氯乙烷或甜橙油萜飽和溶液。
上述方案中，所述Apiezon W封蠟的重量為2g， l，l，l-三氯乙烷或甜 橙油萜的體積為20ml。
上述方案中，所述進行滴液的步驟包括將待腐蝕的MEMS器件置 于50。C 70。C的熱板上，正面朝上，將配好的20ml Apiezon W的U，l-三氯乙烷飽和溶液用滴管分多次滴到待腐蝕MEMS器件需要保護的區域。
上述方案中，所述分多次將飽和溶液滴到待腐蝕MEMS器件需要保 護的區域時，每次滴液不能過多，以防溶液流出硅片，兩次滴液間隔為30 秒。
上述方案中，所述進行烘干的步驟包括將待腐蝕MEMS器件置于 90 120。C的熱板上，正面朝上，烘烤30 60分鐘，使得l，l，l-三氯乙垸
充分揮發。
上述方案中，所述進行腐蝕的步驟包括將ApiezonW保護后的待腐 蝕MEMS器件放入濃度為33% 35%的KOH溶液中進行腐蝕。
上述方案中，所述KOH溶液的溫度不超過75。C，以防ApiezonW軟化。
上述方案中，所述去除封蠟的步驟包括腐蝕結束后，將MEMS器
件浸泡于1,1,1-三氯乙烷中，將MEMS器件正面的封蠟溶解干凈；將MEMS 器件撈出，用乙醇涮洗一遍，再用去離子水沖洗干凈，吹干。
(三)有益效果
1、 本發明提供的這種在堿性腐蝕液中保護易腐蝕MEMS器件的方法， 使得正面器件的精細結構在強堿腐蝕過程中不受侵蝕，同時還可以保證在 涂敷過程中硅片上的精細結構不受損傷，能有效的保護MEMS器件，解 決了 MEMS器件制造工藝中的一個關鍵環節，為MEMS的發展帶來更廣 闊的應用前景。
2、 本發明提供的這種在堿性腐蝕液中保護易腐蝕MEMS器件的方法， 解決了濕法腐蝕過程中的保護問題，大大推動了 MEMS器件制造工藝的 發展。
3、 本發明提供的這種在堿性腐蝕液中保護易腐蝕MEMS器件的方法， 能夠用簡潔的手段在硅片一側涂敷上Apiezon W封蠟，從而在長時間堿性 溶液腐蝕過程中起到對MEMS器件及引線的保護作用。經過腐蝕并去除 封蠟后，硅片上的器件和引線完好無損。這一技術具有國際前沿性和重要 實用價值。
圖1為本發明提供的在堿性腐蝕液中保護易腐蝕MEMS器件的方法 流程圖2為依照本發明實施例對MEMS器件進行滴液前的工藝流程圖； 圖3為依照本發明實施例對MEMS器件進行滴液并烘干的工藝流程
圖4為依照本發明實施例對MEMS器件進行腐蝕的工藝流程圖5為依照本發明實施例對MEMS器件進行去除封蠟的工藝流程圖。
具體實施例方式
為使本發明的目的、技術方案和優點表達的更加清楚，以下結合具體 實施例，并參照附圖，對本發明進一步詳細說明。
本發明提供的這種在濕法腐蝕工藝中保護硅片一側器件和引線的方
法，將Apiezon W封蠟涂敷在硅片一側(正面)，使得正面器件在堿性溶 液腐蝕過程中不受侵蝕，同時還可以保證在涂敷過程中硅片上的精細結構 不受損傷。本發明主要包括5個步驟制備封蠟的飽和溶液，滴液，烘干， 腐蝕，去除封蠟。這項技術解決了濕法腐蝕過程中的保護問題，大大推動 了 MEMS器件制造工藝的發展。
如圖1所示，圖1為本發明提供的在堿性腐蝕液中保護易腐蝕MEMS 器件的方法流程圖，該方法包括
步驟l:將封蠟溶于有機溶劑中，制備封蠟的飽和溶液； 在本步驟中，所述溶解封蠟的有機溶劑為l，l,l-三氯乙烷或甜橙油萜 (orange terpene)等，具體是將一塊重量約為2g的Apiezon W封蠟溶于 體積為20ml的l，l,l-三氯乙垸或甜橙油萜中，用玻璃棒攪拌，直至仍有少 量封蠟未溶解，制備出封蠟的1,1,1-三氯乙垸或甜橙油萜飽和溶液。
步驟2:對待腐蝕MEMS器件正面需要保護的區域進行滴液，將制備 的封蠟飽和溶液滴到待腐蝕MEMS器件正面需要保護的區域；
在本步驟中，將待腐蝕的MEMS器件置于5(rC 7(TC的熱板上，正 面朝上，將配好的20ml Apiezon W的1,1,1-三氯乙烷飽和溶液用滴管分多 次滴到待腐蝕MEMS器件需要保護的區域；所述分多次將飽和溶液滴到 待腐蝕MEMS器件需要保護的區域時，每次滴液不能過多，以防溶液流 出硅片，兩次滴液間隔約為30秒。
步驟3:對所述經過滴液處理的待腐蝕MEMS器件進行烘干； 在本步驟中，將待腐蝕MEMS器件置于90 12(TC的熱板上，正面朝 上，烘烤30 60分鐘，使得l，l，l-三氯乙烷充分揮發。
步驟4:將烘干后的待腐蝕MEMS器件放入堿性腐蝕液中進行腐蝕； 在本步驟中，將Apiezon W保護后的待腐蝕MEMS器件放入濃度為 33% 35%的KOH溶液中進行腐蝕，所述KOH溶液的溫度不超過75°C ， 以防Apiezon W軟化。步驟5:腐蝕結束后，去除MEMS器件上的封蠟；
在本步驟中，腐蝕結束后，將MEMS器件浸泡于1,1,1-三氯乙垸中， 將MEMS器件正面的封蠟溶解干凈；將MEMS器件撈出，用乙醇涮洗一 遍，再用去離子水沖洗干凈，吹干。
圖2至圖5進一步提供了依照本發明實施例對MEMS器件進行滴液、 烘干、腐蝕和去除封蠟的工藝流程圖，下面舉具體的實施例對本發明提供 的方法進行詳細描述。
1) 制備封蠟的飽和溶液
將一小塊Apiezon W封蠟(大約2g)溶于20ml的1,1,1-三氯乙垸 (l,l，l-trichloroethane)中，用玻璃棒攪拌，若仍有少量封蠟未溶解，說 明此時的溶液已經飽和。
2) 滴液
如圖2所示，圖2為依照本發明實施例對MEMS器件進行滴液前的 工藝流程圖；待腐蝕的硅片IOI，背面是Si3N4 102，正面是A1引線103， 將硅片置于6CTC的熱板上，正面朝上。將配好的20mlApiezonW的l,l，l-三氯乙烷溶液用滴管分幾次滴到需要保護的區域。每一次滴液不能過多， 以防溶液流出硅片，兩次滴液間隔約30秒。
3) 烘干
如圖3所示，圖3為依照本發明實施例對MEMS器件進行滴液并烘 干的工藝流程圖；將此硅片置于ll(TC的熱板上，正面朝上。烘烤50分鐘。 使得l,U-三氯乙烷充分揮發，形成ApiezonW封蠟保護層104。
4) 腐蝕
如圖4所示，圖4為依照本發明實施例對MEMS器件進行腐蝕的工 藝流程圖；將ApiezonW保護后的硅片放在濃度為33X的KOH溶液中進 行腐蝕，KOH溶液的溫度為70。C。
5) 去除封蠟
如圖5所示，圖5為依照本發明實施例對MEMS器件進行去除封蠟 的工藝流程圖；腐蝕結束后，將硅片浸泡于少量1,1,1-三氯乙垸中，數分 鐘后，硅片正面的封蠟就被溶解干凈。將硅片撈出后用乙醇涮洗一遍，再用去離子水沖洗干凈，吹干。
以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行 了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而 已，并不用于限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修 改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1、一種在堿性腐蝕液中保護易腐蝕MEMS器件的方法，其特征在于，該方法包括將封蠟溶于有機溶劑中，制備封蠟的飽和溶液；對待腐蝕MEMS器件正面需要保護的區域進行滴液，將制備的封蠟飽和溶液滴到待腐蝕MEMS器件正面需要保護的區域；對所述經過滴液處理的待腐蝕MEMS器件進行烘干；將烘干后的待腐蝕MEMS器件放入堿性腐蝕液中進行腐蝕；腐蝕結束后，去除MEMS器件上的封蠟。
2、 根據權利要求1所述的在堿性腐蝕液中保護易腐蝕MEMS器件的 方法，其特征在于，所述溶解封蠟的有機溶劑為1,1,1-三氯乙烷或甜橙油 砲orange terpene 。
3、 根據權利要求2所述的在堿性腐蝕液中保護易腐蝕MEMS器件的 方法，其特征在于，所述制備封蠟飽和溶液的步驟包括將一塊ApiezonW封蠟溶于一定體積的l,l,l-三氯乙烷或甜橙油萜中， 用玻璃棒攪拌，直至仍有少量封蠟未溶解，制備出封蠟的l，l,l-三氯乙垸 或甜橙油萜飽和溶液。
4、 根據權利要求3所述的在堿性腐蝕液中保護易腐蝕MEMS器件的 方法，其特征在于，所述Apiezon W封蠟的重量為2g， l，l，l-三氯乙烷或 甜橙油萜的體積為20ml。
5、 根據權利要求1所述的在堿性腐蝕液中保護易腐蝕MEMS器件的 方法，其特征在于，所述進行滴液的步驟包括將待腐蝕的MEMS器件置于50。C 7(TC的熱板上，正面朝上，將配 好的20ml Apiezon W的l,l，l-三氯乙垸飽和溶液用滴管分多次滴到待腐蝕 MEMS器件需要保護的區域。
6、 根據權利要求5所述的在堿性腐蝕液中保護易腐蝕MEMS器件的 方法，其特征在于，所述分多次將飽和溶液滴到待腐蝕MEMS器件需要 保護的區域時，每次滴液不能過多，以防溶液流出硅片，兩次滴液間隔為 30秒。
7、 根據權利要求1所述的在堿性腐蝕液中保護易腐蝕MEMS器件的方法，其特征在于，所述進行烘干的步驟包括將待腐蝕MEMS器件置于90 12(TC的熱板上，正面朝上，烘烤30 60分鐘，使得1,1,1-三氯乙烷充分揮發。
8、 根據權利要求1所述的在堿性腐蝕液中保護易腐蝕MEMS器件的 方法，其特征在于，所述進行腐蝕的步驟包括將Apiezon W保護后的待腐蝕MEMS器件放入濃度為33% 35%的 KOH溶液中進行腐蝕。
9、 根據權利要求8所述的在堿性腐蝕液中保護易腐蝕MEMS器件的 方法，其特征在于，所述KOH溶液的溫度不超過75'C，以防ApiezonW 軟化。
10、 根據權利要求1所述的在堿性腐蝕液中保護易腐蝕MEMS器件 的方法，其特征在于，所述去除封蠟的步驟包括腐蝕結束后，將MEMS器件浸泡于l，l,l-三氯乙烷中，將MEMS器 件正面的封蠟溶解干凈；將MEMS器件撈出，用乙醇涮洗一遍，再用去離子水沖洗干凈，吹干。
全文摘要
本發明涉及MEMS設計及加工技術領域，公開了一種在堿性腐蝕液中保護易腐蝕MEMS器件的方法，包括將封蠟溶于有機溶劑中，制備封蠟的飽和溶液；對待腐蝕MEMS器件正面需要保護的區域進行滴液，將制備的封蠟飽和溶液滴到待腐蝕MEMS器件正面需要保護的區域；對所述經過滴液處理的待腐蝕MEMS器件進行烘干；將烘干后的待腐蝕MEMS器件放入堿性腐蝕液中進行腐蝕；腐蝕結束后，去除MEMS器件上的封蠟。利用本發明，使得正面器件的精細結構在強堿腐蝕過程中不受侵蝕，并保證了在涂敷過程中硅片上的精細結構不受損傷，有效的保護了MEMS器件，解決了MEMS器件制造工藝中的關鍵環節，為MEMS的發展帶來更廣闊的應用前景。
文檔編號B81C99/00GK101428753SQ20071017693
公開日2009年5月13日 申請日期2007年11月7日 優先權日2007年11月7日
發明者景玉鵬, 李志剛, 楷 楊, 焦斌斌, 陳大鵬 申請人:中國科學院微電子研究所