idonus,VPE100,VPE150-TRC,VPE系列,HF氣相蝕刻機

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HF氣相蝕刻機(VPE系列)

VPE由一個反應室和一個蓋子組成。加熱元件集成在蓋子中。它控制要蝕刻的襯底的溫度。晶圓夾持可以通過兩種方式實現:通過使用夾持環機械地夾持晶圓。擰緊是從設備的背面進行的，該背面從不與氫氟酸蒸汽。3個螺母很容易用防護手套處理。另一種選擇是靜電箝位。單個芯片(長于10 mm)以及晶片可以被夾到加熱元件上。保護晶片的背面不被蝕刻。

VPE100用一個電子卡盤(靜電吸盤)。

液態HF被填充到反應室中。用蓋子封閉反應室。HF蒸汽在室溫下產生，蝕刻過程自發開始。蝕刻速率由晶圓溫度控制，晶圓溫度可在35°C至60°C之間調節。

處理后，酸可以儲存在儲器中，以便在可密封的容器中重復使用。通過用手柄降低連通儲液器，可以簡單地進行液體轉移。由于重力的作用，酸流入儲槽，可以通過兩個閥門關閉。重新填充反應室是通過打開閥門和提起手柄來完成的。酸流入反應室。酸可以重復用于多次蝕刻，直到必須更換為止。VPE系統占地面積小，可以很容易地集成到現有的流量箱。

VPE有各種尺寸和一系列可選附件。在這里，我們展示了電子卡盤以及機械芯片夾緊解決方案(150毫米)。

溫控反應室(牽引力控制系統（Traction Control System的縮寫）?)

二氧化硅的蝕刻速率隨著反應室中液態HF的溫度而略微變化。HF的溫度取決于潔凈室的環境溫度。此外，HF在長時間的蝕刻過程中發熱，這導致晶片與晶片之間的蝕刻速率增加，直到系統穩定。

為了穩定蝕刻速率，我們有一個裝有溫控液態HF的反應室。HF的溫度可以用一個附加的控制器來調節。將HF酸加熱到閾值溫度以上允許在蝕刻過程中保持溫度穩定。

VPE150-TRC用一個電子卡盤(靜電吸盤)。

VPE150-TRC帶有機械卡盤(裝有完整的晶片)。

 

工藝:氣相蝕刻

第一次實驗汽相蝕刻是由霍姆斯&斯內爾在1966年進行的1].他們觀察到，晶片上的二氧化硅以相當的蝕刻速率被蝕刻，即使晶片不在蝕刻浴中，但接近蝕刻浴。Helms & Deal證實水的作用是為表面的HF提供一種濃縮的溶劑介質。奧芬貝格以及其他人?[2]提出了兩步反應，其中首先通過吸附水(H)形成硅烷醇基團來打開氧化物表面2o)。隨后硅烷醇基團被HF攻擊:

SiO2+ 2小時2O → Si(OH)4
硅(哦)4+ 4高頻→ SiF4+ 4小時2O

這個化學方程式表明，水既是蝕刻過程的引發劑，也是反應物。這一事實表明，可以控制蝕刻過程的溫度，以保持啟動該過程所需的水量和反應物水量之間的平衡。在idonus的氣相蝕刻機中，這種平衡是通過加熱晶片實現的。晶片上的水膜在中等溫度下蒸發。蝕刻速率隨著溫度的升高而降低，并在50°c以上的溫度下完全停止。蝕刻速率約為5 m/h時，可實現無靜摩擦的MEMS釋放。

MEMS靜摩擦

二氧化硅通常用作微機械結構的犧牲層。例如，絕緣體上硅(SOI)晶片上的深度反應離子蝕刻(DRIE)器件通常在液體氫氟酸(HF)中釋放。在去離子水中沖洗晶片后，水的表面張力破壞了釋放的結構或結構相互粘附。

這種無意的粘附問題被稱為:

靜摩擦力，一個曼托港單詞構造自粘的和支持.

靜摩擦的解決方案:含碘的HF蒸汽VPE

在HF蒸汽中蝕刻二氧化硅是一種準干法。由于HF蒸汽環境中的濕度，在晶片上存在非常薄的水膜。HF被吸收并蝕刻二氧化硅(SiO2).在反應過程中，產生硅烷和水。硅烷以氣相形式逸出。有趣的是，在這個反應中，水起引發劑的作用，并且是由反應過程本身產生的。在加熱襯底時，可以通過控制表面上的水量來調整蝕刻速率。在4-6微米/小時的蝕刻速率下，大多數結構可以被釋放而不會粘連。蝕刻進度和均勻性如下圖所示。

在該過程中觀察到HF蝕刻的均勻性。

應用示例

  • 無靜摩擦MEMS釋放
  • 結構細化
  • SOI襯底上結構的無切割釋放
  • 蝕刻速率可從0到約30微米/小時調節
  • 單面氧化硅2蝕刻(加工過程中背面受到保護)

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http://ydzhly.com/idonus-irmicroscope/VPE/


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