CN104986721A - 防酸、碱腐蚀的保护罩及其使用方法 - Google Patents

Abstract

一种保护硅片单面图形不受到湿法腐蚀影响的保护罩及其使用方法。保护罩采用顶板和底板将需要图形保护的芯片夹在中间，项板和底板之间通过紧固螺钉来密封连接；顶板、底板和芯片之间分别放置橡胶圈，通过橡胶圈的压缩形变来实现密封；底板中心有一圆形通孔，腐蚀液通过此通孔腐蚀芯片背面；密封的上盖板中心有一圆形凹槽，凹槽内注水，以防腐蚀液渗入胶圈内侧直接腐蚀硅片。保护罩将芯片需要保护的一面浸泡在其他液体中，使其免受湿法腐蚀的破坏。整体结构容易拆装，结构简单，使用方便，通过更换密封圈，可以实现反复使用。

Description

防酸、碱腐蚀的保护罩及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种在湿法腐蚀过程中，用于保护芯片其中一面图形不受到高温、浓酸或浓碱液体的腐蚀所用到的保护罩及其使用方法，尤其是在硅基MEMS器件、硅基MOEMS器件的工艺加工过程中用于保护双面抛光硅片、双面抛光SOI片单面图形的保护罩及其使用方法。

技术背景

湿法腐蚀是半导体器件工艺加工过程中常见的工艺环节，腐蚀液体多为具有腐蚀性的强酸和强碱，在一定的压力、一定的温度下，利用简单的化学反应将所需要的图形制备出来。

在硅基MEMS、MOEMS器件，如加速度计、悬臂梁、压力传感器等的工艺制备过程中，很多是在硅片的正面、背面都做出一定的结构，即采用双面抛光的硅片或者SOI芯片，在正面、背面分别用如干法刻蚀等工艺制作出所需的图形，然后对其中一面进行体硅的各向异性腐蚀，腐蚀液通常采用一定浓度的KOH水溶液，腐蚀温度为40-80摄氏度，利用硅片<100>晶向和<111>晶向腐蚀速率的巨大差异，腐蚀出“倒金字塔”的结构。此时，如果硅片的一面在干法刻蚀等工艺之后有硅暴露出来，而后进行湿法腐蚀另外一面图形的时候，正面硅暴露出来的部分也会被腐蚀掉，从而破坏整体的器件结构。在这个工艺过程中，如何对芯片其中一面进行腐蚀，同时对另外一面的图形进行保护，不能受到腐蚀液的影响，是本发明要解决的技术问题。

发明内容

基于以上原因，本发明提出了一种防酸、碱腐蚀的保护罩的结构及其使用方法。在硅片湿法腐蚀的过程中，将其装在保护罩中，此保护罩把硅片的正面和腐蚀液隔离开来，而将硅片的背面暴露在腐蚀液中，所以在不妨碍硅片背面进行湿法腐蚀的同时，使得硅片正面的图形免于被湿法腐蚀破坏掉。

保护罩的结构：保护罩由顶板、底板、转接柱、提手、提手螺钉、紧固螺钉、玻璃管、O型橡胶圈和芯片几个部分组成。它的核心结构是用顶板和底板将需要图形保护的芯片夹在中间，顶板和底板之间通过紧固螺钉来密封连接；并且顶板、底板和芯片之间分别放置橡胶圈，通过橡胶圈的压缩形变来实现密封；顶板中心上表面一个带台阶的通孔和转接柱相连接，玻璃管插入转接柱的中心通孔中，在玻璃管的外壁上刻有标度尺，用于观察液体表面上升和下降情况；底板中心有一圆形通孔，腐蚀液通过此通孔腐蚀芯片背面；总之，顶板下表面的圆形坑和底板上的圆形凹坑组成了容纳芯片的空间。

防酸、碱腐蚀的保护罩的使用方法：首先把两个O型橡胶圈分别放置于顶板和底板的环形凹槽内，其次把硅片放置于底板的圆形凹坑内，而后将顶板盖在底板的上面进行装配，二者通过紧固螺钉来密封连接；最后将转接柱、玻璃管以及提手、提手螺钉装配在顶板和底板的相应位置上，并且，需将上盖板中心的圆形凹槽内注水，以防腐蚀液渗入胶圈内侧直接腐蚀硅片。

本发明的有益效果是：耐高温(室温-2500C)，耐酸腐蚀，耐碱腐蚀，结构简单，使用方便，通过更换密封圈，可以实现反复使用；将芯片需要保护的一面浸泡在其他液体中，即使O型橡胶圈有泄露，也可以形成浓度差，使得芯片需要保护的一面上的图形免受湿法腐蚀的破坏；整体结构容易拆装，可以通过观察玻璃窗中液面的位置快速终止腐蚀反应。

附图说明

为了进一步说明本发明的具体技术内容，以下结合附图进一步说明，其中：

图1是保护罩立体结构图。

图2是保护罩截面图及使用方法示意图。

附图标记说明：

1顶板；2底板；3转接柱；4提手；401提手螺钉；5紧固螺钉；6玻璃管；701-703O型橡胶圈；8芯片；9烧杯；901纯水；902腐蚀液。

具体实施方式

一、保护罩结构介绍

本发明设计的保护罩主要由以下几个部分组成：1，顶板、2，底板、3，转接柱、4，提手、5，紧固螺钉、6，玻璃管、7，O型橡胶圈、8，芯片。

下面参照附图1、2分别对各组件的作用进行详细的说明：

图中的1是保护罩的顶板，材料采用可承受高温、耐强酸、耐强碱的材料；1正面中心处有一个凸台，凸台上有带内螺纹的直径较大的通孔，与3一端的外螺纹相配合，在该通孔的下面有凹槽，与703相配合，在往下有一个直径较小的通孔；1正面边缘处均匀分布六个(不限于六个)通孔，5穿过该通孔与2的边缘处的螺纹孔；1正面边缘处还有两个通孔，4通过这些通孔与401和1固定在一起，401在安装时起到定位作用。1背面中心处有一个同心圆形凹坑，该圆形凹坑与8、701形成联通区域；1背面边缘处有同心凹槽，与701相配合；1背面边缘处加工成凸台，凸台直径与8直径相同，与2正面的凹槽相配合。

图中的2是保护罩的底板，材料采用可承受高温、耐强酸、耐强碱的材料；2正面中心处有一个同心通孔，该通孔直径小于8的直径；2正面边缘处有同心凹槽，与702相配合；2边缘处均匀分布六个(不限于)内螺纹通孔，与5相配合；2边缘处有两个通孔，401穿过该通孔与1、4相互固定在一起，401与该通孔同心，且401最大直径处与该通孔内径相同，在安装时将起到定位作用。

图中的3是保护罩的转接柱，材料采用可承受高温、耐强酸、耐强碱的材料；3为圆柱状，中心处有一个圆形通孔，与6相配合；3的一端加工有外螺纹，与1正面中心处的通孔内螺纹相配合，与703形成密封空间。

图中的4是保护罩的提手，材料采用可承受高温、耐强酸、耐强碱的材料；4为T型圆柱状，一端加工成磨砂状，可以用来紧固，另一端有一个盲孔，加工有内螺纹，与401的外螺纹相配合。

图中的401是保护罩的提手螺钉，材料采用可承受高温、耐强酸、耐强碱的材料；

图中的5是保护罩的紧固螺钉，材料采用可承受高温、耐强酸、耐强碱的材料；

图中的6是保护罩的玻璃管，可插入3的中心通孔中，在6的外壁上刻有标度尺，用于观察液体表面上升和下降情况。

图中的701-703是保护罩的不同规格的O型橡胶圈，与1、2、3中的凹槽相配合，用于分别实现8的正反面与腐蚀液902和纯水901的隔离密封。O型橡胶圈的材质最好选用全氟橡胶，或者是三元乙丙橡胶(最高耐温150℃)。

图中的8是保护罩的芯片，可以是硅片，也可以是SOI片，也可以是其他需要单面图形保护的圆片。

图中的9是烧杯，用于盛放腐蚀液902；

图中的901为纯水，也可以是去离子水。

二、装配过程

1、将提手4、提手螺钉401和顶板1装配在一起；

2、将O型橡胶圈701放入1中的凹槽中，确保701均匀突出1的表面；

3、将底板2有凹槽的一面朝上放在桌子上，将O型橡胶圈702放入2的凹槽中，确保702均匀突出2的表面；

4、将芯片8放入到2的中心的圆形凹坑中，使8的边缘和圆形凹坑的边缘均保持同样的距离；

5、用手提4将1上的401与2边缘的通孔对齐，放下，将1压在芯片8上；

6、用紧固螺钉401将1、2以及8固定在一起，确保O型橡胶圈701和O型橡胶圈702受到较好的挤压，可以将芯片加紧并且实现密封效果；

7、用镊子将O型橡胶圈703压入顶板1的凹槽中，将3的外螺纹旋入1中心的内螺纹中，将O型橡胶圈703压紧，使其受到挤压变形后形成密封效果；

8、将玻璃管6外部均匀涂覆一层硅胶，插入转接柱3中，使玻璃管的外径和转接柱的内径完全贴合，形成密封效果；

9、将装配好的保护罩放入盛放腐蚀液902的烧杯9中，确保902的液面高度低于转接柱3的顶端；

10、然后用滴管将901缓缓滴入玻璃管6中，确保在6中的901的液面远远高于烧杯9中902的液面。

11、然后开始进行腐蚀过程；

12、当观察到6中的液面迅速下降时立即将保护罩从9中取出，常规漂洗后，将芯片8取出，完成腐蚀过程。

以上所述的具体实施例，是对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种防酸、碱腐蚀的保护罩，由顶板、底板、转接柱、提手、提手螺钉、紧固螺钉、玻璃管、O型橡胶圈和芯片几个部分组成，顶板和底板通过紧固螺钉固定连接；顶板中心上表面有一个带台阶的通孔，台阶处有一个凹槽，上通孔内有内螺纹，具有中心通孔的转接柱位于顶板的上通孔内，玻璃管插入转接柱的中心通孔中，在玻璃管的外壁上刻有标度尺，用于观察液体表面上升和下降情况；顶板的下表面具有一个圆形凹坑和一个环形凹槽；底板中心有一个通孔，底板与顶板相邻的一面有一个环形凹槽和一个沉下去的圆形凹坑，环形凹槽位于圆形凹坑的边缘内侧，与圆形凹坑同心，其最大直径小于芯片的外径；顶板下表面的圆形坑和地板上的圆形凹坑组成了容纳芯片的空间，其中，芯片和顶板和底板之间用全氟的O型橡胶圈进行密封连接，转接柱与顶板之间形成防酸、防碱的密封连接。

2.如权利要求1中所述的防酸、碱腐蚀的保护罩，其中顶板、底板、转接柱、提手、提手螺钉、紧固螺钉均采用耐高温、耐强酸和耐强碱的材料制成。

3.如权利要求2中所述的防酸、碱腐蚀的保护罩，其中顶板、底板、转接柱、提手、提手螺钉、紧固螺钉均采用聚四氟乙烯材料制成。

4.如权利要求1中所述的防酸、碱腐蚀的保护罩，其中圆形凹坑是圆形等高的，或是圆形渐变的，用于使芯片的一面不会与顶板相互接触。

5.如权利要求1中所述的防酸、碱腐蚀的保护罩，其中玻璃管中液体的液面高于腐蚀液的液面，玻璃管中的液体为纯水。

6.如权利要求1中所述的防酸、碱腐蚀的保护罩，其中O型橡胶圈的材质选用全氟橡胶，或者是三元乙丙橡胶。

7.如权利要求1中所述的防酸、碱腐蚀的保护罩，其中芯片是硅片或SOI片。

8.如权利要求1中所述的防酸、碱腐蚀的保护罩的使用方法，包括：首先把两个O型橡胶圈分别放置于顶板和底板的环形凹槽内，其次把硅片放置于底板的圆形凹坑内，而后将顶板盖在底板的上面进行装配，二者通过紧固螺钉来密封连接；最后将转接柱、玻璃管以及提手、提手螺钉装配在顶板和底板的相应位置上，并且，需将上盖板中心的圆形凹槽内注水，以防腐蚀液渗入胶圈内侧直接腐蚀硅片，然后将装配好的保护罩放入腐蚀液，确保腐蚀液的液面高度低于转接柱的顶端；用滴管将纯水缓缓滴入玻璃管中，确保在玻璃管中的纯水的液面远远高于腐蚀液的液面，开始进行腐蚀过程，当观察到玻璃管中的液面迅速下降时立即将保护罩从腐蚀液中取出，常规漂洗后，将芯片取出，完成腐蚀过程。