ICS31.200 L55 中华人民共和国国家标准 GB/T28275—2012 硅 基MEMS制造技术 氢氧化钾腐蚀工艺规范 Silicon-basedMEMSfabricationtechnology— SpecificationforKOHetchprocess 2012-05-11发布 2012-12-01实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会发布中华人民共和国 国家标准 硅基MEMS制造技术 氢氧化钾腐蚀工艺规范 GB/T28275—2012 * 中国标准出版社出版发行 北京市朝阳区和平里西街甲2号(100013) 北京市西城区三里河北街16号(100045) 网址:www.gb168.cn 服务热线:010-68522006 2012年10月第一版 * 书号:155066·1-45572 版权专有 侵权必究 前 言 本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。 本标准由全国微机电技术标准化技术委员会(SAC/TC336)提出并归口。 本标准起草单位:中国科学院上海微系统与信息技术研究所、重庆大学、东南大学、中国电子科技集 团第四十九研究所、中机生产力促进中心。 本标准主要起草人:夏伟锋、熊斌、冯飞、戈肖鸿、周再发、李玉玲、贺学锋、田雷、刘伟。 ⅠGB/T28275—2012 硅基MEMS制造技术 氢氧化钾腐蚀工艺规范 1 范围 本标准规定了采用氢氧化钾腐蚀工艺进行MEMS器件加工时应遵循的工艺要求。 本标准适用于氢氧化钾腐蚀工艺和管理。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB/T26111—2010 微机电系统(MEMS)技术 术语 GB/T1031—2009 产品几何技术规范(GPS) 表面结构 轮廓法 表面粗糙度参数及其数值 GB50073—2001 洁净厂房设计规范 3 术语和定义 GB/T26111—2010界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 洁净度 cleanliness 以单位体积空气某粒径粒子的数量来区分的洁净程度。 3.2 洁净室 cleanroom 空气悬浮粒子浓度受控的房间。它的建造和使用应减少室内诱入、产生及滞留粒子。室内其他有 关参数如温度、湿度、压力等按要求进行控制。 3.3 湿法刻蚀 wetetching 利用与待刻材料可产生化学反应的溶液对薄膜或器件结构进行腐蚀的技术。 注:在进行湿法刻蚀时,将不需要腐蚀的一部分掩模,暴露其余的部分,然后将材料浸入反应溶液中。可分为各向 同性刻蚀和各向异性刻蚀。 [GB/T26111—2010,定义3.5.17] 3.4 腐蚀剂 escharotic 有腐蚀作用的化学物质。 3.5 腐蚀液 etchant 含有腐蚀剂的溶液。 1GB/T28275—2012 3.6 氢氧化钾 potassiumhydroxide 化学分子式为KOH。一种易溶于水的白色晶体,水溶液呈无色,具有强碱性、强腐蚀性。 3.7 氢氧化钾腐蚀液浓度 concentrationofKOHescharoticssolution 氢氧化钾的质量占全部溶液质量的百分比。 3.8 氢氧化钾MSDS KOHmaterialsafetydatasheet 氢氧化钾安全技术说明书。 3.9 RCA清洗技术 RCAcleaningtechnology 工业标准湿法清洗工艺称为RCA清洗工艺,主要由3号、1号、2号标准清洗液组成。 3.10 废液 wastesolution 失去原有功效而不能正常使用的溶液。 3.11 1号标准清洗液 No.1standardcleaningsolution 由氨水、双氧水、去离子水三种化学物质按1∶1∶5~1∶2∶7的体积比配比混合,工艺温度为 75℃~85℃之间,清洗时间10min~20min。 注:氨水质量分数:28.0%~30.0%;双氧水质量分数:30.0%~32.0%;去离子水电阻率:大于16MΩ·cm (25℃)。 3.12 2号标准清洗液 No.2standardcleaningsolution 由盐酸、双氧水、去离子水三种化学物质按1∶1∶6~1∶2∶8的体积比配比混合,工艺温度为 75℃~85℃之间,清洗时间10min~20min。 注:盐酸质量分数:36.0%~38.0%;双氧水质量分数:30.0%~32.0%;去离子水电阻率:大于16MΩ·cm (25℃)。 3.13 3号标准清洗液 No.3standardcleaningsolution 由硫酸、双氧水两种化学物质按7∶1~10∶1的体积比配比混合,工艺温度为90℃~125℃,清洗 时间10min~20min。 注:硫酸质量分数:95.0%~97.0%;双氧水质量分数:30.0%~32.0%。 3.14 腐蚀深度 etchingdepth 测试腐蚀后形成的台阶深度减去腐蚀后的掩膜厚度之差。 4 工艺保障条件要求 4.1 人员要求 工艺人员应具有半导体工艺基础知识,熟悉设备性能,经过培训,持有上岗证和工艺操作证。 2GB/T28275—2012 4.2 环境要求 4.2.1 工艺环境的洁净度 氢氧化钾腐蚀工艺属于湿法腐蚀工艺,应在洁净室中进行,空气洁净度等级不得低于GB50073— 2001中规定的7级。如果是光刻工艺,空气洁净度等级建议采用GB50073—2001中规定的6级,即每 立方米中等于或大于0.5μm的颗粒低于35200个。 4.2.2 工艺环境的温度和湿度 洁净室温度和湿度应符合GB50073—2001的规定。 4.3 设备要求 氢氧化钾腐蚀工艺用容器:用于存放氢氧化钾腐蚀溶液,应选用耐温、耐KOH腐蚀的材料,建议使 用PP(聚丙烯)等塑料制品。 腐蚀液温控系统:精确控制氢氧化钾腐蚀液温度,腐蚀液温度变化应小于±1℃。 温度均匀性要求:腐蚀容器内参与腐蚀的溶液间温差应小于1℃。 循环系统:可使氢氧化钾溶液浓度及温度分布更加均匀。 测量仪器应按照GB/T19022—2003的要求进行校准。 4.4 腐蚀剂要求 氢氧化钾质量分数不低于82%。 一般氢氧化钾腐蚀工艺常采用的氢氧化钾腐蚀剂质量分数为30%~50%。 4.5 安全操作要求 4.5.1 搬运时要轻装轻卸,防止包装及容器损坏,应配备泄漏应急处理设施。 4.5.2 配液时,应避免产生粉尘,避免与酸类接触;稀释或制备溶液时,应把氢氧化钾逐步加入水中,同 时搅拌加速其溶解并释放热量,避免局部过热导致沸腾和飞溅。 4.5.3 倒空的容器可能残留有害物,应将倒空容器的盖子盖紧,并统一回收处理。 4.5.4 根据氢氧化钾的具体工艺情况选择相应的防护用品,建议操作人员佩戴头罩型电动送风过滤式 防尘呼吸器,穿橡胶耐酸碱服,戴橡胶耐酸碱手套,若排风情况良好的状态下,可佩戴防护眼镜或防护头 罩,穿戴防护围裙及耐酸碱手套。若KOH腐蚀液溅到皮肤上,先用大量水冲洗,再用2%醋酸溶液或 饱和硼酸溶液清洗,最后再用水冲洗。如果溅入眼中,用硼酸溶液清洗。 4.5.5 清洗间应配备相关急救设施及急救药品。 4.5.6 使用氢氧化钾可按照氢氧化钾MSDS操作,具体内容参见附录B。 4.6 KOH腐蚀工艺操作规范 4.6.1 来片检查 确认上道工序已完成,确认腐蚀图形窗口掩膜是否去除干净,即待腐蚀区已完全暴露。 4.6.2 准备工作 确认腐蚀液的温度、浓度;温度单位为摄氏度,浓度为质量分数。 确认腐蚀液的液位高度可以浸没硅片,液面在硅片以上2厘米。 确定腐蚀设备是否工作正常。 3GB/T28275—2012 确定腐蚀时间(可参考附录A中表A.1及表A.2),计算出腐蚀时间。建议进行日常工艺监控,确 定实际腐蚀速率,精确控制腐蚀时间。 4.6.3 操作步骤 将被腐蚀硅片放入腐蚀容器,确保其与溶液充分浸润,同时开始计时,到腐蚀时间后,取出立即放入 冲水槽,然后冲水、干燥,测量刻蚀深度及表面粗糙度并记录,具体步骤可参考附录C。 4.6.4 清除废液 先关闭加热系统,待氢氧化钾腐蚀溶液的温度降至常温后,将氢氧化钾溶液排放至专用排放管道, 然后用水枪冲洗腐蚀容器内壁,再排放干净,反复三次以上。 4.6.5 配液 按照所需浓度进行配制。 4.7 防控污染要求 4.7.1 应采用去离子水清洗去除大部分离子,避免表面漏电。 4.7.2 应采用RCA清洗技术来防控钾离子(K+)所造成的污染。 1) 3号标准清洗液可以有效去除硅片表面大多数无机残余物和颗粒。 2) 1号标准清洗液为碱性溶液,能去除硅片表面颗粒和有机物质。 3) 2号标准清洗液用于去除硅片表面的钾、钠、铁、镁和锌等金属污染物和某些有机物。 4.7.3 清洗后,检测排放的清洗纯水电阻率大于10MΩ·cm(25℃)。 4.7.4 环境污染防控:腐蚀气体及废液排放必须符合《中华人民共和国环境保护法》及相关地方环境保 护法规和条例。 5 工艺结果测量 5.1 目的 通过相关测试仪器测量氢氧化钾腐蚀结果是否符合要求。 5.2 测试内容 5.2.1 腐蚀深度测量 通过对腐蚀前后腐蚀窗口处台阶深度变化测定腐蚀窗口处硅的腐蚀深度。 测量仪器可采用台阶仪、表面轮廓仪等。 5.2.2 表面粗糙度测量 腐蚀后对腐蚀区域选取合适的长度进行粗糙度测量。 测量仪器可采用表面轮廓仪、原子力显微镜等。 4GB/T28275—2012