專利名稱：一種光輔助電化學(xué)刻蝕裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種光輔助電化學(xué)刻蝕裝置，具體為一種用于P型4英寸硅片的光輔助電化學(xué)刻蝕裝置，能對(duì)4英寸硅片進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的均勻電化學(xué)深刻蝕，屬于微機(jī)電系統(tǒng)(MEMQ領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
多孔硅(porous silicon PS)是硅在HF溶液中通過(guò)陽(yáng)極溶解形成的一種材料。多孔硅的形成最先是在20世紀(jì)50年代研究硅的電化學(xué)拋光時(shí)報(bào)道的。根據(jù)國(guó)際理論和應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)(International Union of Pure and Applied Chemistry IUPAC) 對(duì)多孔硅的分類標(biāo)準(zhǔn)，多孔硅按孔的尺寸(寬度或直徑)可分為三種大于50nm的叫做宏孑L (macroporous)，在2_50nm之間的叫做中孔(mesoporous),而尺寸小于^m的稱為微孔。本發(fā)明所研究的微通道結(jié)構(gòu)孔的尺寸大小一般在微米(um)級(jí)別，所以又稱作宏孔硅。自從上世紀(jì)90年代Lehmann等人在文章中(Lehmann et al, Formation Mechanism And Properties Of ElectrochemicalIy Etched Trenches In N-Type Silicon, J. Electrochemical Society, Vol. 137，#2，pp. 653-659 (1990))將光刻技術(shù)引入多孔硅刻蝕以來(lái)，光刻技術(shù)由于其能夠方便定義圖案已被廣泛用于各種結(jié)構(gòu)的硅微通道的制作中。目前制作微通道的技術(shù)主要分為干法和濕法兩種，其中干法刻蝕包括反應(yīng)離子刻蝕 (reaction ion etching, RIE),深反應(yīng)離子刻蝕(deep reaction ion etching, DRIE),等離子體刻蝕(plasma etching)，離子束刻蝕(ion beam etching, IBE)等。濕法刻蝕由于所用條件和溶液的不同可分為化學(xué)刻蝕，電化學(xué)刻蝕和光電化學(xué)刻蝕以及應(yīng)力刻蝕等。干法刻蝕雖然操作方便，可控性好，精度高，但是成本高，而且深寬比要遠(yuǎn)低于濕法刻蝕獲得的微通道。而濕法刻蝕則具有成本低，所得微通道的深寬比高等優(yōu)點(diǎn)。目前，濕法刻蝕技術(shù)得到了深入研究，針對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng)合也出現(xiàn)了多種實(shí)驗(yàn)裝置。 但從目前的情況來(lái)看，這些裝置還有不少缺陷，比如1、單槽刻蝕系統(tǒng)必須在硅背面蒸鍍網(wǎng)狀電極，這無(wú)疑增加了工藝流程和成本；2、光源多采用高功率的鹵素?zé)?每盞燈功率高達(dá) 120W或以上)，這樣勢(shì)必需要增加一個(gè)溫控系統(tǒng)(如增加一個(gè)冷卻循環(huán)系統(tǒng))，無(wú)形中使得成本增加，實(shí)驗(yàn)工藝復(fù)雜；3、對(duì)于雙槽系統(tǒng)，燈源外置(即燈源放置在導(dǎo)電液槽之外)，這樣一來(lái)會(huì)使得導(dǎo)電液中的電極擋住相當(dāng)部分的光照，一方面使得照射到硅片背面的光經(jīng)過(guò)電極(一般為網(wǎng)狀鉬金電極)的阻擋而不均勻分布在硅片上，一方面削弱了硅片接收到的單位面積光功率，使得必須加大光源系統(tǒng)功率，從而增加光源系統(tǒng)成本以及增加溫控系統(tǒng)。4、 另外有些系統(tǒng)沒(méi)有攪拌裝置使得隨著反應(yīng)的進(jìn)行溶液局部濃度不均勻，影響反應(yīng)的進(jìn)行。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有裝置在刻蝕過(guò)程中存在著光照不均勻，需另外添加溫控系統(tǒng)以及反應(yīng)液沒(méi)有攪拌系統(tǒng)等問(wèn)題，提出了一種無(wú)需溫控系統(tǒng)、采用磁力攪拌、LED陣列光照系統(tǒng)的雙槽光輔助電化學(xué)刻蝕裝置。[0005]本實(shí)用新型的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。一種光輔助電化學(xué)刻蝕裝置，包括盛裝氫氟酸溶液的反應(yīng)槽和盛飽和食鹽水的導(dǎo)電液槽；在反應(yīng)槽中插入與直流電源電連接的網(wǎng)狀鉬金電極負(fù)極，在導(dǎo)電液槽中插入的與直流電源電連接的網(wǎng)狀鉬金電極正極；導(dǎo)電液槽和反應(yīng)槽之間插放有四英寸硅片；在導(dǎo)電液槽內(nèi)放置有紅外光方向向硅片的紅外LED陣列裝置；反應(yīng)槽的下方中間位置設(shè)置有磁力攪拌器，反應(yīng)槽內(nèi)的底部與磁力攪拌器相對(duì)應(yīng)的位置放置攪拌子。所述的紅外LED陣列裝置用膠帶固定和密封；LED陣列裝置必須保證防水。導(dǎo)電液槽必須足夠大除了容納紅外LED陣列裝置外，還需在兩邊余出足夠空間使得導(dǎo)電液能夠從兩側(cè)接觸硅片的背面，同時(shí)為了保證電場(chǎng)分布的均勻性，網(wǎng)狀鉬金電極正極的中心應(yīng)和硅片的中心對(duì)齊。反應(yīng)槽一般選用抗腐蝕的特氟龍材料，而導(dǎo)電液槽可以選用價(jià)格低廉的有機(jī)玻璃或塑料。由于紅外LED陣列裝置內(nèi)置，使得所選用的紅外LED陣列裝置功率可以減少(本裝置為49W的LED陣列)，一方面使得光照均勻，一方面使得反應(yīng)過(guò)程中溫度與環(huán)境溫差不大(實(shí)測(cè)為300K，即27攝氏度)。由于采用磁力攪拌器(含攪拌子)攪拌，一方面使得氣泡能順利逸出，另一方面， 磁力攪拌器能夠方便地在市場(chǎng)上購(gòu)買到，不用專門定制，使得大規(guī)模生產(chǎn)成為可能，且成本易控。本實(shí)用新型的刻蝕裝置采用包含有磁力攪拌和紅外LED陣列裝置的雙槽光輔助電化學(xué)刻蝕裝置，可以降低功率，光照均勻，而且無(wú)需溫控系統(tǒng)，反應(yīng)液攪拌均勻，可廣泛應(yīng)用于大規(guī)模生產(chǎn)。

圖1為本實(shí)用新型俯視結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型的側(cè)向正視結(jié)構(gòu)示意圖；(圖中箭頭表示光照方向)圖中1、導(dǎo)電液槽2、反應(yīng)槽3、硅片4、網(wǎng)狀鉬金電極正極5、網(wǎng)狀鉬金電極負(fù)極6、紅外LED陣列裝置7、攪拌子。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖與具體實(shí)施例進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。如圖1和圖2所示的一種光輔助電化學(xué)刻蝕裝置，包括盛裝氫氟酸溶液的反應(yīng)槽 2和盛飽和食鹽水的導(dǎo)電液槽1 ；在反應(yīng)槽2中插入與直流電源電連接的網(wǎng)狀鉬金電極負(fù)極5，在導(dǎo)電液槽中插入的與直流電源電連接的網(wǎng)狀鉬金電極正極4 ；導(dǎo)電液槽1和反應(yīng)槽 2之間插放有四英寸硅片3 ；在導(dǎo)電液槽1內(nèi)放置有紅外光方向向硅片的紅外LED陣列裝置 6 ；反應(yīng)槽2的下方中間位置設(shè)置有磁力攪拌器，反應(yīng)槽2內(nèi)的底部與磁力攪拌器相對(duì)應(yīng)的位置放置攪拌子7。所述的紅外LED陣列裝置7用膠帶固定和密封；紅外LED陣列裝置7必須保證防水。導(dǎo)電液槽1必須足夠大除了容納紅外LED陣列裝置7夕卜，還需在兩邊余出足夠空間使得導(dǎo)電液能夠從兩側(cè)接觸硅片3的背面，同時(shí)為了保證電場(chǎng)分布的均勻性，網(wǎng)狀鉬金電極正極4的中心應(yīng)和硅片3的中心對(duì)齊。反應(yīng)槽2 —般選用抗腐蝕的特氟龍材料，而導(dǎo)電液槽1可以選用價(jià)格低廉的有機(jī)玻璃或塑料。對(duì)比例采用單個(gè)鹵素?zé)糇鳛檎彰飨到y(tǒng)電化學(xué)刻蝕硅片如下1、將刻好倒金字塔的ρ型(100)硅片裝入刻蝕槽內(nèi)，安裝好裝置，倒入2M的氫氟酸腐蝕液，在9mA/cm2電流下進(jìn)行電化學(xué)刻蝕；2、刻蝕10小時(shí)之后，所得硅片圖片如圖7所示，可以看到刻蝕區(qū)域的硅片表面不均勻，有圈狀條紋，這是由于單盞鹵素?zé)舻摹笆蛛娡残?yīng)”(即亮度由中心向邊沿逐漸降低)，導(dǎo)致硅片刻蝕深度不均勻。實(shí)施例采用本實(shí)用新型裝置的照明系統(tǒng)電化學(xué)刻蝕硅片如下1、將刻好倒金字塔的ρ型(100)硅片裝入刻蝕槽內(nèi)，安裝好裝置，倒入2M的氫氟酸腐蝕液，在9mA/cm2電流下進(jìn)行電化學(xué)刻蝕；2、刻蝕10小時(shí)之后，所得硅片圖片如圖8所示，可以看到刻蝕區(qū)域的硅片表面均勻，這是由于LED陣列燈光照均勻，硅片各個(gè)反應(yīng)區(qū)刻蝕深度相當(dāng)。
權(quán)利要求1.一種光輔助電化學(xué)刻蝕裝置，其特征在于它包括盛裝氫氟酸溶液的反應(yīng)槽和盛飽和食鹽水的導(dǎo)電液槽；在反應(yīng)槽中插入與直流電源電連接的網(wǎng)狀鉬金電極負(fù)極，在導(dǎo)電液槽中插入的與直流電源電連接的網(wǎng)狀鉬金電極正極；導(dǎo)電液槽和反應(yīng)槽之間插放有四英寸硅片；在導(dǎo)電液槽內(nèi)放置有紅外光方向向硅片的紅外LED陣列裝置；反應(yīng)槽的下方中間位置設(shè)置有磁力攪拌器，反應(yīng)槽內(nèi)的底部與磁力攪拌器相對(duì)應(yīng)的位置放置攪拌子。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光輔助電化學(xué)刻蝕裝置，其特征在于所述的紅外LED 陣列裝置用膠帶固定和密封。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光輔助電化學(xué)刻蝕裝置，其特征在于導(dǎo)電液槽的兩邊留有讓導(dǎo)電液能夠從兩側(cè)接觸硅片的背面的空隙。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光輔助電化學(xué)刻蝕裝置，其特征在于所述的網(wǎng)狀鉬金電極正極的中心和硅片的中心對(duì)齊。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種光輔助電化學(xué)刻蝕裝置，包括盛裝氫氟酸溶液的反應(yīng)槽和盛飽和食鹽水的導(dǎo)電液槽；在反應(yīng)槽中插入與直流電源電連接的網(wǎng)狀鉑金電極負(fù)極，在導(dǎo)電液槽中插入的與直流電源電連接的網(wǎng)狀鉑金電極正極；導(dǎo)電液槽和反應(yīng)槽之間插放有四英寸硅片；在導(dǎo)電液槽內(nèi)放置有紅外光方向向硅片的紅外LED陣列裝置；反應(yīng)槽的下方中間位置設(shè)置有磁力攪拌器，反應(yīng)槽內(nèi)的底部與磁力攪拌器相對(duì)應(yīng)的位置放置攪拌子。本實(shí)用新型的刻蝕裝置采用包含有磁力攪拌和紅外LED陣列裝置的雙槽光輔助電化學(xué)刻蝕裝置，可以降低功率，光照均勻，而且無(wú)需溫控系統(tǒng)，反應(yīng)液攪拌均勻，可廣泛應(yīng)用于大規(guī)模生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C25F3/12GK202297838SQ20112040611
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月21日
發(fā)明者彭波波, 王振, 王斐, 王連衛(wèi), 祝珊珊, 經(jīng)雨珠 申請(qǐng)人:上海歐普泰科技創(chuàng)業(yè)有限公司, 華東師范大學(xué)