《炬丰科技-半导体工艺》湿法加工中掩模对准晶体方向的确定

书籍：《炬丰科技-半导体工艺》
文章：湿法加工中掩模对准晶体方向的确定
编号：JFKJ-21-1697
作者：华林科纳

引言

微流体和光学传感平台通常由玻璃和熔融石英(石英)制成，因为它们具有光学透明性和化学惰性。氢氟酸(HF)溶液是用于深度蚀刻二氧化硅衬底的选择的蚀刻介质，但是由于HF迁移穿过大多数掩模材料的侵蚀性，对于大于1小时的蚀刻时间，处理方案变得复杂和昂贵。我们在此提出蚀刻到超过600微米深的熔融石英中，同时保持衬底没有凹坑并保持适合于生物成像的抛光蚀刻表面。我们使用耐HF的光敏抗蚀剂(HFPR ),它在49%的HF溶液中不会被侵蚀。比较了仅用HFPR掩蔽的衬底和在Cr/Au和多晶硅掩模上构图的HFPR的蚀刻特性。我们使用这种蚀刻工艺制造了8-16微米厚的悬浮熔融石英膜，并表明通过该膜成像不会对生物组织荧光显微镜的图像质量产生负面影响。最后，我们在悬浮膜中实现了小的通孔阵列。这种设备将应用于平面电生理学平台，尤其是需要光学成像的地方。

介绍

玻璃和熔融石英是构建微机电系统(MEMS)、芯片实验室和微流体平台的有吸引力的材料，因为它们具有化学惰性、生物相容性、光学透明性、机械刚性、高熔点、电绝缘性、不透气性以及与硅、玻璃和聚二甲基硅氧烷(PDMS)结合的能力。 然而，许多为硅开发的晶片级加工方法不容易转移到玻璃上；因此，已经采用了一系列制造技术，例如穿过玻璃的离子径迹蚀刻和激光加工熔融石英和福图兰光结构玻璃陶瓷。这些方法已经用于实现高纵横比的微流体装置和平面膜片钳电极在玻璃材料中。为了避免使用专门的设备，最近已经努力使晶片规模的加工方法适用于玻璃，即反应离子蚀刻和光刻定义的“湿法”蚀刻。这些方法已经能够实现多种装置，包括独立式气腔，微型泵，毛细管电泳微室，高Q因子谐振器，微流体通道，波导，生物分析设备和单细胞捕获孔平面膜片钳电极，以及光学传感平台。

反应离子蚀刻是集成电路(IC)技术的主要组成部分，这是由于其各向异性和相对于掩模和底层的选择性。然而，玻璃的蚀刻速率比硅低大约一个数量级。因此，当蚀刻玻璃时，需要相对较高的偏压，这会损害掩模材料的选择、蚀刻表面的光滑度和可达到的蚀刻深度，氢氟酸溶液中的“湿”蚀刻硼硅酸盐和铝硅酸盐玻璃显示出高达8.μm/m