[發明專利]單面區域腐蝕的夾具和腐蝕方法

在審

• 申請號: 201810827277.X
• 申請日: 2018-07-25
• 公開（公告）號: CN109244031A
• 公開（公告）日: 2019-01-18
• 發明（設計）人: 李志宏;于博成;孫梅;陳清
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: H01L21/687
• 分類號: H01L21/687;H01L21/306
• 代理公司: 北京君尚知識產權代理事務所(普通合伙) 11200
• 代理人: 邱曉鋒

本發明涉及一種單面區域腐蝕的夾具和腐蝕方法。該夾具包括：夾具上部，其上端開口，底部設有通孔；載片，位于所述夾具上部的下方；O型圈組，位于所述夾具上部和所述載片之間，且位于所述通孔下方；所述O型圈組包括外部O型圈和內部O型圈，所述外部O型圈用于阻止外部水浴溶液進入，所述內部O型圈用于在其內部放置被腐蝕芯片并阻止腐蝕液腐蝕流出；夾緊裝置，用于使所述夾具上部和所述載片夾緊。進一步還可包括壓力平衡環、磁轉子、表面保護膜等。本發明實現了腐蝕面向上的單面腐蝕，利于腐蝕氣體排出，能夠對芯片的單面的部分區域進行可靠腐蝕，保護其他區域不受影響，并能夠在腐蝕穿通條件下穩定可靠。

技術領域

本發明屬于腐蝕夾具領域，具體涉及一種對芯片的單面的部分區域進行可靠腐蝕，保護其他區域不受影響、在腐蝕穿通條件下穩定可靠的腐蝕固定夾具，以及采用該夾具的腐蝕方法。

背景技術

對半導體芯片進行濕法腐蝕，是微電子工藝中必不可少的基本工藝，其中對芯片襯底的體硅材料進行濕法腐蝕是微機電系統工藝中常用工藝手段之一，用于將表面結構從硅襯底上釋放。腐蝕包含腐蝕腐蝕面材料和利用腐蝕穿通釋放芯片另一面結構。在科研領域中，利用腐蝕穿通釋放薄膜可以獲得透明的納米尺度的薄膜材料，方便研究薄膜材料的力學、光學、電子學性質，或者利用其作為承載層在上方放置感興趣的材料，此時薄膜層及其上方感興趣材料不希望被腐蝕液腐蝕，常規腐蝕方法及常規的黑膠保護等手段可能均不適用，本專利提供了一種解決方案。

本專利所描述的方法適用于幾乎所有半導體芯片腐蝕工藝，但本專利的設計尤其針對腐蝕穿通所需要滿足的以下要求：1)單面、小區域腐蝕：除了腐蝕面的待腐蝕位置及附近范圍區域，腐蝕面另一面、芯片側面邊緣、腐蝕面同側遠離待腐蝕區域的部分均不能被腐蝕液腐蝕；2)保護正面材料：正面材料為目標材料結構，不應接觸化學試劑，也不應被受到物理接觸；3)需要排氣：腐蝕過程中大量產生氣泡，氣泡附著在表面會使得腐蝕停止或者非常不均勻，需要排出氣泡；4)避免過腐蝕：半導體芯片的腐蝕面的另一面有納米尺度厚度氮化硅薄膜作為腐蝕停止層，為避免其過度減薄腐蝕時需要盡量避免在已經腐蝕穿通襯底材料后繼續氮化硅薄膜。

為滿足上述要求，通常需要使用腐蝕夾具。現有技術中的腐蝕夾具有：

1)專利CN104201135A公開了一種腐蝕夾具，其特點是利用真空固定芯片進行單面腐蝕，該夾具存在的問題是不適用于腐蝕穿通的腐蝕，負壓容易損壞薄膜。

2)專利CN104986721B公開了一種腐蝕夾具，其特點是利用去離子水對保護面進行保護，該夾具存在的缺點是與很多之前的芯片倒置腐蝕專利一樣(如US4165252、CN1477231A、CN105220143等)，面臨腐蝕中產生的氣泡難以及時排出的問題，在腐蝕較深后幾乎無法排出，不適用于KOH等硅腐蝕液進行深腐蝕乃至腐蝕穿通。此外，這種裝置腐蝕穿通后，一旦有膜破裂，腐蝕液與保護液發生交換將損傷被保護區域，不適用與腐蝕穿通的腐蝕情況。

發明內容

本發明針對上述問題，提供一種對芯片的單面的部分區域進行可靠腐蝕的腐蝕固定夾具，以及采用該夾具的腐蝕方法。

本發明采用的技術方案如下：

一種單面區域腐蝕的夾具，其包括：

夾具上部，其上端開口，底部設有通孔；

載片，位于所述夾具上部的下方；

O型圈組，位于所述夾具上部和所述載片之間，且位于所述通孔下方；所述O型圈組包括外部O型圈和內部O型圈，所述外部O型圈用于阻止外部水浴溶液進入，所述內部O型圈用于在其內部放置被腐蝕芯片并阻止腐蝕液腐蝕流出；

夾緊裝置，用于使所述夾具上部和所述載片夾緊。

進一步地，所述載片為透明載片，用于利用透光性實現終點檢測。