HF气相蚀刻机
产品描述
VPE由反应室和盖子组成。加热元件集成在盖子中。它控制要蚀刻的基板的温度。可以通过两种方式实现晶圆夹紧：可以使用夹紧环将晶圆机械夹紧。拧紧是从设备的背面完成的，该设备永远不会与HF蒸气接触。3个螺母易于戴上防护手套。另一种选择是静电夹紧。单个芯片（长于10毫米）以及晶片都可以被夹在加热元件上。保护晶片的背面不受蚀刻。
MEMS的粘着
二氧化硅通常用作微机械结构的牺牲层。例如，绝缘体上硅（SOI）晶片上的深反应离子蚀刻（DRIE）器件通常在液态氢氟酸（HF）中释放。
用去离子水冲洗晶片后，水的表面张力破坏了释放的结构或结构彼此粘附。
Solution
在HF蒸气中蚀刻二氧化硅是一种准干燥过程。由于HF蒸气气氛中的湿度，晶片上会形成非常薄的水膜。HF被吸收并蚀刻二氧化硅（SiO2）。在反应期间，产生硅烷和水。硅烷以气相逸出。有趣的是，在该反应中水起引发剂的作用，并由该过程本身产生。在加热基板时，可以通过控制表面上的水量来调节蚀刻速率。在4-6 um / hrs的蚀刻速率下，大多数结构都可以释放而不会粘附。
应用
-免粘MEMS释放
-结构减薄
-SOI衬底上结构的无划片释放
-蚀刻速率可在0至约30 µm / h之间调节
-单面SiO2蚀刻（在处理过程中受到背面保护）
技术：气相蚀刻
1966年，Holmes＆Snell进行了气相蚀刻的第一个实验[1]。他们观察到，即使晶圆不在蚀刻浴中而是接近晶圆，晶圆上的二氧化硅也以可比的蚀刻速率蚀刻。Helms＆Deal确定水的作用是为表面的HF提供冷凝的溶剂介质。奥芬伯格等。[2]提出了一个两步反应，其中首先通过吸附水（H2O）形成硅烷醇基团来打开氧化物表面。随后，硅烷醇基团受到HF的攻击：
SiO 2 + 2H 2 O-> Si（OH）4
Si（OH）4 + 4HF-> SiF 4 + 4H 2 O
上式表明，水起蚀刻过程的引发剂以及反应物的作用。这一事实表明，可以对蚀刻工艺进行温度控制，以使启动工艺所需的水量和反应物水的量保持平衡。在idonus的汽相刻蚀机中，这种平衡是通过加热晶片来实现的。晶片上的水膜在中等温度下蒸发。蚀刻速率随温度升高而降低，并在高于50°C的温度下完全停止。
在约5 µm / h的蚀刻速率下实现了无粘附的MEMS释放。
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[1] PJ Holmes和JE Snell，《微电子学与可靠性》（Pergamon，纽约，1966年），第一卷。5，第 337。
[2] M. Offenberg，B。Elsner和F.Lärmer，“蒸气HF蚀刻在表面微加工中去除牺牲氧化物”，扩展摘要：电化学。Soc。秋季会议（迈阿密海滩）第94-2卷，第1056-7页，1994年。
反应室温度控制
二氧化硅的蚀刻速率随反应室中液态HF的温度而略有变化。HF的温度取决于洁净室的环境温度。另外，HF在长时间的蚀刻过程中加热，这导致晶片之间的蚀刻速率增加，直到系统稳定为止。为了稳定刻蚀速率，我们在容器中开发了一个具有可控温度的HF反应室。HF的温度可以通过附加控制器进行调节。珀耳帖元件可根据所需的工艺参数来加热或冷却酸。
