引言

器件材料需要具有耐化學性高、耐熱性高、電絕緣性高、生物相容性好、光學躍遷范圍大和光吸收低等有趣的特性。在微機電系統器件制造中，玻璃是僅次于硅的第二大廣泛使用的材料。本文的目的是尋找改進用于玻璃蝕刻的濕法蝕刻技術的方法。本文分析了玻璃濕法刻蝕工藝的基本要素，如:玻璃成分的影響、刻蝕速率、掩膜層殘余應力的影響、主要掩膜材料的表征、濕法刻蝕工藝產生的表面質量。通過分析的結果，提出了一種改進的玻璃深度濕法蝕刻技術。

玻璃刻蝕技術

玻璃蝕刻有三大類技術:機械蝕刻、干蝕刻和濕法蝕刻。在所有可用的蝕刻工藝中，使用氫氟酸基溶液的濕法化學蝕刻仍然是低成本和有效的解決方案之一。掩蔽層取決于應用和器件制造過程的“熱預算”。有三大類掩蔽材料:光致抗蝕劑、金屬和硅。光致抗蝕劑通常用作掩模層，但其應用范圍有限(20-30米)。一種非常常用的掩模是鉻/金，其中鉻層用于提高金對玻璃的附著力。我們還報道了使用鉻/銅掩模濕法蝕刻耐熱玻璃。另一種非常常用于玻璃蝕刻的材料是硅，通過不同的方法沉積:PECVD非晶硅，LPCVD非晶，LPCVD多晶硅碳化硅或甚至陽極鍵合體硅。

玻璃成分的影響

玻璃的濕式蝕刻主要是在HF基溶液中進行的。由于成分的不同，蝕刻速率也有所不同。圖1給出了一個例子，可以觀察到，兩個玻璃的深度在時間上有拋物線變化。對這種效應的解釋可以在玻璃成分中找到。一些氧化物，如氧化鈣、氧化鎂或氧化鋁，在高頻溶液中產生不溶性產物。這些不溶性產物沉積在生成的表面，并作為掩蔽層。結果，蝕刻后，表面變得粗糙，蝕刻速率減小。建議在低濃度氧化物產生心衰不溶性產物的玻璃上進行濕式深蝕刻玻璃。

退火工藝對玻璃的刻蝕速率有很大的影響。每種玻璃都有其最佳退火點。派熱克斯玻璃晶片在N2環境中使用水平爐(泰斯塔)在560℃退火6小時。退火的影響也顯示在圖2中.注意到類似的變化，但是當HF濃度從40%增加到49%時，蝕刻速率從9.1米/分鐘增加到14.3米/分鐘。我們可以得出結論，退火是一個重要的過程，不僅為了降低內應力，而且為了提高蝕刻速率。對這種現象的一種解釋是氧化物的再分布/集中。

結論

本文是玻璃濕法蝕刻的表征，主要集中在最常用的派熱克斯玻璃之一:康寧7740。在HF溶液中濕法蝕刻玻璃的主要元素可以總結為:

-玻璃成分中存在不溶于HF溶液的氧化物，如:CaO、MgO和Al2O3，對降低蝕刻速率(及時)和產生粗糙表面有很大影響；

-HF溶液的濃度在蝕刻速率中起重要作用；

-玻璃的退火在濕法刻蝕過程中有很大的影響；

-不建議使用諸如將氟化氫溶液加熱到4050℃和使用超聲波進行攪拌的方法，因為首先是安全性(氟化氫氣體的量增加)，其次是降低了面罩的阻力。

-掩模層中的殘余應力在缺陷產生中起重要作用。

-最好的結果是:用鉻/金(50納米/1微米)+光刻膠掩模蝕刻500微米厚的晶片。

如果在溶液中加入鹽酸，可以顯著改善濕法刻蝕過程中產生的表面。鹽酸的主要作用是除去不溶性產物。耐熱玻璃和鈉鈣玻璃的最佳比例為10:1。

審核編輯：符乾江