CN104986721B - 防酸、碱腐蚀的保护罩及其使用方法 - Google Patents
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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
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 (7)
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型橡胶圈或三元乙丙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,其中芯片是硅片或SOI片。
7.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。
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