CN108878283A - 一种位置及尺寸精确可控的刻蚀方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及微纳加工的技术领域，更具体地，涉及一种位置及尺寸精确可控的刻蚀方法，首先提供两块模板，然后根据芯片形状及厚度，所需刻蚀位置及刻蚀形状，制造相应模板，接着将模板和芯片装入液池，随后将刻蚀液注入液池进行刻蚀，最后清洗芯片并干燥，得到精确刻蚀后的所需芯片。本发明解决了刻蚀过程中难定位，无法刻蚀特定位置特定尺寸及形状，刻蚀效率低，刻蚀成本高的难题。本发明可以在不同形状及尺寸，不同厚度，不同材料的单层或多层复合芯片上进行刻蚀；换用不同芯片刻蚀时，只需对模板及液池进行简单加工即可装配使用。本发明既可以实现芯片的精确定位，又可实现所需位置所需尺寸及形状的精确刻蚀，制造方法简单高效，适用范围广。

Description

一种位置及尺寸精确可控的刻蚀方法
技术领域
本发明涉及微纳加工的技术领域，更具体地，涉及一种位置及尺寸精确可控的刻蚀方法。
背景技术
在过去的十几年中，运用刻蚀的方法对芯片进行加工一直是材料加工的重要手段之一。硅片光刻一般都需经过底膜处理，涂胶，前烘，对准和曝光，显影，显影后检查，坚膜，刻蚀，去胶等一系列步骤，过程繁琐并且需要耗费大量时间。随着微纳加工技术的不断发展，人们对刻蚀的精度要求不断提高，并且对刻蚀位置及刻蚀形状及尺寸提出了更高要求。现有的刻蚀方法与装置无法达到所需的位置精度及所需的刻蚀尺寸及形状要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种位置及尺寸精确可控的刻蚀方法，既可以实现在不同种类不同厚度的单层或多层复合芯片上进行单面或双面刻蚀，又可实现在所需位置所需形状的双面精确刻蚀，制造方法简单高效，应用范围广。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
提供一种位置及尺寸精确可控的刻蚀方法，包括以下步骤：
S1.提供两块模板，所述模板的厚度为1μm～200μm；
S2.根据芯片形状、厚度、所需刻蚀位置及所需刻蚀形状，加工制造第一刻蚀模板和第二刻蚀模板，所述第一刻蚀模板与第二刻蚀模板之间形成有与芯片配合的容置空间；
S3.将芯片置于第一刻蚀模板、第二刻蚀模板之间的容置空间内，并将芯片、第一刻蚀模板、第二刻蚀模板固装在液池中；
S4.将刻蚀液注入步骤S3所述液池中进行刻蚀；
S5.取出经步骤S4刻蚀的芯片，并进行清洗和干燥。
本发明的位置及尺寸精确可控的刻蚀方法，解决了刻蚀过程中难定位，无法刻蚀特定位置特定尺寸及形状，刻蚀效率低，刻蚀成本高的难题。本发明可以在不同形状及尺寸，不同厚度，不同材料的单层或多层复合芯片上进行刻蚀；换用不同芯片刻蚀时，只需对模板及液池进行简单加工即可装配使用。本发明既可以实现芯片的精确定位，又可实现所需位置所需尺寸及形状的精确刻蚀，制造方法简单高效，适用范围广。
优选地，步骤S1中，所述模板为由特氟龙材料、有机玻璃材料、聚醚醚酮材料制成的耐腐蚀结构，所述模板的形状为长方体、正方体、圆柱体的一种。模板为耐腐蚀结构的设置能够防止刻蚀液对芯片除所需刻蚀位置之外的位置形成刻蚀，能够提高刻蚀的准确性及高效性。
优选地，步骤S2中所述芯片选自硅片、单层芯片、复合芯片中的一种，所述芯片的形状为长方体、正方体、圆柱体的一种，所述芯片的厚度为100μm～2mm。本发明可以在不同形状及尺寸，不同厚度，不同材料的单层或多层复合芯片上进行刻蚀；换用不同芯片刻蚀时，只需对模板及液池进行简单加工即可装配使用，适用范围广泛。
优选地，步骤S2中所述所需刻蚀形状为正方形、长方形、圆形、三角形、菱形、星形中的一种或多种的组合，所述所需刻蚀形状贯穿于模板设置。所需刻蚀位置可为任意单个位置、多个位置或阵列。
优选地，步骤S2中所述加工制造采取的加工方式选自机械加工、激光加工、聚焦离子束加工中的一种或多种的组合。可先采用一种加工方式在模板的表面加工出与芯片表面大小及形状相同的区域，在两块模板之间形成与芯片配合的容置空间；再采用另一种加工方法在加工区域所需刻蚀位置刻蚀出所需刻蚀形状。
优选地，步骤S3中所述液池为由特氟龙材料、有机玻璃材料、聚醚醚酮材料制成的耐腐蚀结构。这样设置防止刻蚀液对液池的腐蚀，延长液池的使用寿命。
优选地，所述刻蚀液选自硫酸溶液、硝酸溶液、盐酸溶液、氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液中的一种。刻蚀液为具有强酸性、强碱性、强氧化性溶液及其他能够与芯片发生化学反应的其他溶液。
优选地，所述液池包括第一液池和第二液池，所述第一液池与第二液池通过螺纹结构连接，所述第一液池、第二液池间形成有能够容纳第一刻蚀模板和第二刻蚀模板的第一空腔，所述第一刻蚀模板与第一液池之间、所述第二刻蚀模板与第二液池之间形成有容纳刻蚀液的第二空腔。这样设置模板及芯片在液池内固定牢靠，便于刻蚀位置的确定；采用螺纹结构的连接，第一液池和第二液池装卸便捷，且连接牢靠。
优选地，所述第一液池、第二液池的一端均连接有用于刻蚀液流入第二空腔的管道。将刻蚀液通过管道倒入或倒出液池，操作便捷，且操作的安全性也得以保障。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明的位置及尺寸精确可控的刻蚀方法，可以在硅片及其他单层芯片或多层复合芯片上进行单面或双面刻蚀，适用范围广泛。
(2)本发明的模板加工可以使用机械加工、激光加工、聚焦离子束加工及上述加工方式的组合加工，能够在所需刻蚀的特定位置加工出特定形状及尺寸，定位准确，加工精度高。
(3)本发明在换用不同芯片刻蚀时，只需对模板和液池进行简单加工即可装配使用，刻蚀装置适用范围，并大幅降低生产成本，提高生产效率。
附图说明
图1为本发明的位置及尺寸精确可控的刻蚀方法的流程图。
图2为步骤S1中模板的结构示意图。
图3为步骤S2对模板表面加工的结构示意图I。
图4为步骤S2对模板表面加工的结构示意图II。
图5为步骤S2的第一刻蚀模板和第二刻蚀模板的结构示意图。
图6为步骤S3中液池的结构示意图。
图7为完成刻蚀的芯片的结构示意图。
附图中：1-模板；11-第一刻蚀模板；12-第二刻蚀模板；13-所需刻蚀形状；2-芯片；3-铣刀；4‐聚焦离子束；5‐液池；51‐第一液池；52‐第二液池；53‐管道。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
实施例1
如图1所示为本发明的位置及尺寸精确可控的刻蚀方法的流程图，包括以下步骤：
S1.提供两块模板1，如图2所示，模板1的厚度为1μm～200μm；其中，模板1为由特氟龙材料、有机玻璃材料、聚醚醚酮材料制成的耐腐蚀结构，防止刻蚀液对芯片2除所需刻蚀位置之外的位置形成刻蚀，提高刻蚀的准确性及高效性；模板1的形状为长方体、正方体、圆柱体的一种。
S2.根据芯片2形状、厚度、所需刻蚀位置及所需刻蚀形状13，加工制造第一刻蚀模板11和第二刻蚀模板12，第一刻蚀模板11与第二刻蚀模板12之间形成有与芯片2配合的容置空间；其中，芯片2选自硅片、单层芯片2、复合芯片2中的一种，芯片2的形状为长方体、正方体、圆柱体的一种，芯片2的厚度为100μm～2mm；本发明可以在不同形状及尺寸，不同厚度，不同材料的单层或多层复合芯片2上进行刻蚀；换用不同芯片2刻蚀时，只需对模板1及液池进行简单加工即可装配使用，适用范围广泛；步骤S2中所需刻蚀形状13为正方形、长方形、圆形、三角形、菱形、星形中的一种或多种的组合，所需刻蚀形状13贯穿于模板1设置；步骤S2中加工制造采取的加工方式选自机械加工、激光加工、聚焦离子束4加工中的一种或多种的组合；本实施例先采用机械加工方式，如图3所示，用铣刀3在模板1表面加工出与芯片2表面大小及形状相同的区域，再使用聚焦离子束4在加工区域中心四个对称位置，加工出贯穿模板1的所需刻蚀形状13，如图4、图5所示。
S3.将芯片2置于第一刻蚀模板11、第二刻蚀模板12之间的容置空间内，并将芯片2、第一刻蚀模板11、第二刻蚀模板12固装在液池中；其中，液池为由特氟龙材料、有机玻璃材料、聚醚醚酮材料制成的耐腐蚀结构，防止刻蚀液对液池的腐蚀，延长液池的使用寿命。
S4.将刻蚀液注入步骤S3液池5中进行刻蚀；其中，刻蚀液选自硫酸溶液、硝酸溶液、盐酸溶液、氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液中的一种。如图6所示，液池包括第一液池51和第二液池52，所述第一液池51与第二液池52通过螺纹结构连接，所述第一液池51、第二液池52间形成有能够容纳第一刻蚀模板11和第二刻蚀模板12的第一空腔，所述第一刻蚀模板11与第一液池51之间、所述第二刻蚀模板12与第二液池52之间形成有容纳刻蚀液的第二空腔，模板1及芯片2在液池内固定牢靠，便于刻蚀位置的确定；所述第一液池51、第二液池52的一端均连接有用于刻蚀液流入第二空腔的管道53，将刻蚀液通过管道53倒入或倒出液池，操作便捷，且操作的安全性也得以保障。
S5.取出经步骤S4刻蚀的芯片2，并进行清洗和干燥。本实施例在实施时，使用清洁的特氟龙圆头镊子小心地从液池中取出芯片2，放入洁净的烧杯中；使用去离子水反复冲洗芯片2；.使用清洁的特氟龙圆头镊子小心地从烧杯中取出芯片2；使用吹气枪干燥芯片2，得到芯片2，如图7所示。
经过以上步骤：本发明提供了一种位置及尺寸精确可控的刻蚀方法与装置，解决了刻蚀过程中难定位，无法刻蚀特定位置特定尺寸及形状，刻蚀效率低，刻蚀成本高的难题。本发明可以在不同形状及尺寸，不同厚度，不同材料的单层或多层复合芯片上进行刻蚀；换用不同芯片刻蚀时，只需对模板及液池进行简单加工即可装配使用。本发明既可以实现芯片的精确定位，又可实现所需位置所需尺寸及形状的精确刻蚀，制造方法简单高效，适用范围广。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种位置及尺寸精确可控的刻蚀方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.提供两块模板，所述模板的厚度为1μm～200μm；
S2.根据芯片形状、厚度、所需刻蚀位置及所需刻蚀形状，加工制造第一刻蚀模板和第二刻蚀模板，所述第一刻蚀模板与第二刻蚀模板之间形成有与芯片配合的容置空间；
S3.将芯片置于第一刻蚀模板、第二刻蚀模板之间的容置空间内，并将芯片、第一刻蚀模板、第二刻蚀模板固装在液池中；
S4.将刻蚀液注入步骤S3所述液池中进行刻蚀；
S5.取出经步骤S4刻蚀的芯片，并进行清洗和干燥。
2.根据权利要求1所述的位置及尺寸精确可控的刻蚀方法，其特征在于，步骤S1中，所述模板为由特氟龙材料、有机玻璃材料、聚醚醚酮材料制成的耐腐蚀结构，所述模板的形状为长方体、正方体、圆柱体的一种。
3.根据权利要求1所述的位置及尺寸精确可控的刻蚀方法，其特征在于，步骤S2中所述芯片选自硅片、单层芯片、复合芯片中的一种，所述芯片的形状为长方体、正方体、圆柱体的一种，所述芯片的厚度为100μm～2mm。
4.根据权利要求3所述的位置及尺寸精确可控的刻蚀方法，其特征在于，步骤S2中所述所需刻蚀形状为正方形、长方形、圆形、三角形、菱形、星形中的一种或多种的组合，所述所需刻蚀形状贯穿于模板设置。
5.根据权利要求3所述的位置及尺寸精确可控的刻蚀方法，其特征在于，步骤S2中所述加工制造采取的加工方式选自机械加工、激光加工、聚焦离子束加工中的一种或多种的组合。
6.根据权利要求1所述的位置及尺寸精确可控的刻蚀方法，其特征在于，步骤S3中所述液池为由特氟龙材料、有机玻璃材料、聚醚醚酮材料制成的耐腐蚀结构。
7.根据权利要求4所述的位置及尺寸精确可控的刻蚀方法，其特征在于，所述刻蚀液选自硫酸溶液、硝酸溶液、盐酸溶液、氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液中的一种。
8.根据权利要求1至7任一项所述的位置及尺寸精确可控的刻蚀方法，其特征在于，所述液池包括第一液池和第二液池，所述第一液池与第二液池通过螺纹结构连接，所述第一液池、第二液池间形成有能够容纳第一刻蚀模板和第二刻蚀模板的第一空腔，所述第一刻蚀模板与第一液池之间、所述第二刻蚀模板与第二液池之间形成有容纳刻蚀液的第二空腔。
9.根据权利要求8所述的位置及尺寸精确可控的刻蚀方法，其特征在于，所述第一液池、第二液池的一端均连接有用于刻蚀液流入第二空腔的管道。
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