CN111081541A - 一种基于深硅刻蚀的柔性硅片及其制备方法 - Google Patents
一种基于深硅刻蚀的柔性硅片及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111081541A CN111081541A CN201910995909.8A CN201910995909A CN111081541A CN 111081541 A CN111081541 A CN 111081541A CN 201910995909 A CN201910995909 A CN 201910995909A CN 111081541 A CN111081541 A CN 111081541A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- silicon wafer
- etching
- flexible
- deep
- silicon
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 142
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 142
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title claims abstract description 142
- 238000005530 etching Methods 0.000 title claims abstract description 58
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 31
- 229920002545 silicone oil Polymers 0.000 claims abstract description 10
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 6
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 claims description 93
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 20
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 11
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 8
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 6
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 6
- 238000004506 ultrasonic cleaning Methods 0.000 description 6
- 238000011161 development Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 3
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
- H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
- H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Weting (AREA)
- Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于深硅刻蚀的柔性硅片及其制备方法。一种基于深硅刻蚀的柔性硅片的制备方法，包括如下步骤：将清洗后的硬质硅片非刻蚀面涂覆导热硅油，使硬质硅片吸附在工作台上，通过深硅刻蚀工艺刻蚀硬质硅片到设计厚度，所述的深硅刻蚀工艺参数为，刻蚀气体流量为80‑300sccm，保护气体的流量为10‑30sccm，工艺总时间为45‑90min，硅刻蚀速度为1‑10μm/min，待刻蚀完成后，去除刻蚀硅片上的导热硅油后，获得柔性硅片。本发明提出的柔型硅片的制备方法易于实现自动化操作，工艺稳定，适合大规模量产，且制备得到的柔性硅片柔韧性很好，能够满足柔性半导体器件的工艺需求，具有很好的推广价值。
Description
技术领域：
本发明属于半导体器件技术领域，具体涉及一种基于深硅刻蚀的柔性硅片及其制备方法。
背景技术：
伴随着互联网、物联网技术、无线通信技术、嵌入式及传感器技术的高速发展，可穿戴式智能设备在医疗、工业、娱乐等多个领域表现出重要的研究价值和应用潜力，近年来呈现井喷式发展趋势。随着可穿戴设备的发展，其贴合人体特殊形状佩戴的要求使柔性化成为其技术应用的一个重要发展趋势。
目前，大多微型半导体器件都是基于硬质硅片制备，器件本身不具备柔性，不能满足贴合人体舒适佩戴的需求。因此亟需开发一种适合的柔性硅片，从根源上解决柔性器件的柔性难题。
发明内容：
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种基于深硅刻蚀的柔性硅片及其制备方法，该柔性硅片基于普通硅片，具有能与半导体器件工艺无缝链接的优势，同时其柔韧性适合于贴合人体佩戴，满足可穿戴器件以及其他特殊应用领域要求。
本发明的目的在于提供一种基于深硅刻蚀的柔性硅片的制备方法，包括如下步骤：将清洗后的硬质硅片非刻蚀面涂覆导热硅油，使硬质硅片吸附在工作台上，通过深硅刻蚀工艺刻蚀硬质硅片到设计厚度，所述的深硅刻蚀工艺参数为，刻蚀气体流量为80-300sccm，保护气体的流量为10-30sccm，工艺总时间为45-90min，硅刻蚀速度为1-10μm/min，待刻蚀完成后，去除刻蚀硅片上的导热硅油后，获得柔性硅片。
所述的硬质硅片为常规规格的晶体硅片。本发明采用干法刻蚀ICP刻蚀机、RIE刻蚀机等深硅刻蚀设备，将普通常规晶体硅片减薄至15～40μm，实现从硬质硅片到高柔韧性硅片的转变。
去除刻蚀硅片上的导热硅油的具体步骤为将刻蚀完毕的刻蚀硅片连同工作台一同放置在无水乙醇中，超声5min，以去除刻蚀硅片上的导热硅油。
优选地，所述的清洗后的硬质硅片的清洗具体步骤为：硬质硅片依次用丙酮、无水乙醇、去离子水超声清洗5min后用氮气吹干。
优选地，所述的深硅刻蚀工艺分3～6个循环完成，两个循环之间待机5～10min，深硅刻蚀工艺总时间为45-90min。待机时间太短，得到的柔性硅片表面不光滑，待机时间太长的话，大大增加了制备柔性硅片的成本。
优选地，所述的刻蚀气体为SF6，所述的保护气体为C4F8或O2。
本发明还保护了根据上述制备方法制备得到的柔性硅片，所述的柔性硅片的厚度为15～40μm，所述的柔性硅片的整片弯曲角度大于180°。
本发明还保护了上述深硅刻蚀工艺在制备柔性硅片中的应用，本发明将深硅刻蚀工艺用于制备柔性硅片，制备方法简单，易于实现，并且制备得到的柔性硅片柔韧性好，能够满足柔性半导体器件的工艺需求，具有很好的推广价值。
本发明的有益效果是：本发明提出的柔型硅片的制备方法易于实现自动化操作，工艺稳定，适合大规模量产，且制备得到的柔性硅片柔韧性很好，能够满足柔性半导体器件的工艺需求，具有很好的推广价值。
附图说明
图1为本发明的基于深硅刻蚀的柔性硅片导热硅油未去除的结构示意图；
附图标记说明：1、柔性硅片；2、导热硅油；3、硅片工作台。
具体实施方式：
以下实施例是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。
除特别说明，本发明中提到的设备和材料均为市售。
实施例1：
一种基于深硅刻蚀的柔性硅片的制备方法，包括如下步骤：
S1、依次采用丙酮、无水乙醇、去离子水超声清洗厚度为100μm的4英寸硬质硅片1，然后用氮气吹干备用。
S2、将清洗后的硬质硅片非刻蚀面均匀旋凃厚度5-10μm的导热硅油2，然后粘贴单面抛光6英寸硅片工作台3的中心位置。
S3、放置S2得到的硬质硅片到NMC GSE-200ICP刻蚀机腔体中，工作腔压力为8mTorr，通入SF6气体，SF6气体流量为80sccm，保护气体O2流量为10sccm，上电极加载功率600瓦，下电极加载功率30瓦，分3个循环，每个循环刻蚀10min，每个循环之间待机5min用于硅片散热和系统自清洁，总工艺时间45min，获得厚度为15-20μm的柔性硅片。
S4、将刻蚀完毕的柔性硅片连同硅片工作台一同放置在无水乙醇中超声清洗5min后，再用去离子水继续超声清洗5min，镊子捞取得到的柔性硅片，氮气吹干备用。
柔性硅片的整片弯曲角度大于180°。
对比例1：
与实施例1相同，不同之处在于：
S3、深硅刻蚀工艺分3个循环，每个循环之间待机2min用于硅片散热和系统自清洁，总工艺时间36min，获得厚度为15-20μm的柔性硅片。
将实施例1得到的柔性硅片与对比例1得到的柔性硅片比较，实施例1的柔性硅片刻蚀面更加光滑和平整，对比例1得到的柔性硅片的整片弯曲角度大于180°时易脆断。
实施例2：
一种基于深硅刻蚀的柔性硅片的制备方法，包括如下步骤：
S1、采用丙酮、无水乙醇、去离子水超声清洗厚度为200μm的4英寸硬质硅片1，然后用氮气吹干备用。
S2、将清洗后的硬质硅片非刻蚀面均匀旋凃10-15μm的导热硅油2，然后粘贴到单面抛光6英寸硅片工作台3的中心位置。
S3、放置S2得到的硬质硅片到NMC GSE-200ICP刻蚀机腔体中，工作腔压力为8mTorr，通入SF6气体，SF6气体流量为90-150sccm，保护气体O2流量为10-20sccm，上电极加载功率600瓦，下电极加载功率30瓦，分5个循环，每个循环刻蚀10min，每个循环之间待机5min用于硅片散热和系统自清洁，前3个循环SF6流量为150sccm，保护气体O2流量20sccm，后2个循环SF6流量为90sccm，保护气体O2流量10sccm，总工艺时间75min，获得厚度为20-30μm的柔性硅片。
S4、将刻蚀完毕的柔性硅片连同硅片工作台一同放置在无水乙醇中超声清洗5min后，再用去离子水继续超声清洗5min，镊子捞取得到的柔性硅片，氮气吹干备用。
柔性硅片的整片弯折角度大于等于180°。
实施例3：
一种基于深硅刻蚀的柔性硅片的制备方法，包括如下步骤：
S1、采用丙酮、无水乙醇、去离子水超声清洗厚度为400μm的4英寸硬质硅片1，然后用氮气吹干备用。
S2、将清洗后的硬质硅片非刻蚀面均匀旋凃15-20μm的导热硅油2，然后粘贴到单面抛光6英寸硅片工作台3的中心位置。
S3、放置S2得到的硬质硅片到RIE-801刻蚀机中，工作腔压力为10mTorr，通入SF6气体，SF6气体流量为90-300sccm，保护气体O2流量为10-30sccm，C4F8流量为10-30sccm，上电极加载功率600瓦，下电极加载功率30瓦，分6个循环，每个循环刻蚀10min，每个循环之间待机10min用于硅片散热和系统自清洁，第1-2个循环中SF6气体流量为300sccm，保护气体O2流量为30sccm，C4F8流量为30sccm，第3-5个循环SF6流量为150sccm，保护气体O2流量20sccm，第6循环SF6流量为90sccm，保护气体O2流量10sccm，总工艺时间为90min，获得厚度为30-40μm的柔性硅片。
S4、将刻蚀完毕的柔性硅片连同硅片工作台一同放置在无水乙醇中超声清洗5min后，再用去离子水继续超声清洗5min，镊子捞取得到的柔性硅片，氮气吹干备用。
柔性硅片的整片弯曲角度大于等于180°。
以上对本发明提供的基于深硅刻蚀的柔性硅片及其制备方法进行了详细的介绍，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的技术方案及其核心思想，应当指出，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (6)
1.一种基于深硅刻蚀的柔性硅片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将清洗后的硬质硅片非刻蚀面涂覆导热硅油，使硬质硅片吸附在工作台上，通过深硅刻蚀工艺刻蚀硬质硅片到设计厚度，所述的深硅刻蚀工艺参数为，刻蚀气体流量为80-300sccm，保护气体的流量为10-30sccm，工艺总时间为45-90min，硅刻蚀速度为1-10μm/min，待刻蚀完成后，去除刻蚀硅片上的导热硅油后，获得柔性硅片。
2.根据权利要求1所述的基于深硅刻蚀的柔性硅片的制备方法，其特征在于，所述的硬质硅片的清洗具体步骤为：硬质硅片依次用丙酮、无水乙醇、去离子水超声清洗5min后用氮气吹干。
3.根据权利要求1所述的基于深硅刻蚀的柔性硅片的制备方法，其特征在于，所述的深硅刻蚀工艺分3～6个循环完成，两个循环之间待机5～10min，深硅刻蚀工艺总时间为45-90min。
4.根据权利要求1所述的基于深硅刻蚀的柔性硅片的制备方法，其特征在于，所述的刻蚀气体为SF6，所述的保护气体为C4F8或O2。
5.一种如权利要求1所述的基于深硅刻蚀的柔性硅片的制备方法制备得到的柔性硅片，其特征在于：所述的柔性硅片的厚度为15～40μm，所述的柔性硅片的整片弯曲角度大于180°。
6.权利要求1所述的深硅刻蚀工艺在制备柔性硅片中的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910995909.8A CN111081541B (zh) | 2019-10-18 | 2019-10-18 | 一种基于深硅刻蚀的柔性硅片的制备方法及其应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910995909.8A CN111081541B (zh) | 2019-10-18 | 2019-10-18 | 一种基于深硅刻蚀的柔性硅片的制备方法及其应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111081541A true CN111081541A (zh) | 2020-04-28 |
| CN111081541B CN111081541B (zh) | 2022-07-01 |
Family
ID=70310591
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910995909.8A Active CN111081541B (zh) | 2019-10-18 | 2019-10-18 | 一种基于深硅刻蚀的柔性硅片的制备方法及其应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111081541B (zh) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020148807A1 (en) * | 2001-04-12 | 2002-10-17 | Yang Zhao | Method of etching a deep trench in a substrate and method of fabricating on-chip devices and micro-machined structures using the same |
| CN1973362A (zh) * | 2004-06-30 | 2007-05-30 | 飞思卡尔半导体公司 | 超薄管芯及其制造方法 |
| CN103107080A (zh) * | 2013-01-11 | 2013-05-15 | 无锡华润上华半导体有限公司 | 一种解决深沟槽刻蚀工艺中圆片表面糊胶的刻蚀方法 |
| CN109742235A (zh) * | 2019-01-09 | 2019-05-10 | 湘潭大学 | 一种柔性铁电场效应管及其制备方法 |
| CN109935590A (zh) * | 2019-03-29 | 2019-06-25 | 湘潭大学 | 一种1t1c柔性铁电存储器及其制备方法 |
| CN110137130A (zh) * | 2019-05-15 | 2019-08-16 | 江苏鲁汶仪器有限公司 | 一种干法刻蚀系统用尺寸转换托盘 |
| CN110224042A (zh) * | 2019-06-20 | 2019-09-10 | 华南理工大学 | 一种基于二维Ga2S3纳米片的可弯曲式场效应光电晶体管及其制备方法 |
-
2019
- 2019-10-18 CN CN201910995909.8A patent/CN111081541B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020148807A1 (en) * | 2001-04-12 | 2002-10-17 | Yang Zhao | Method of etching a deep trench in a substrate and method of fabricating on-chip devices and micro-machined structures using the same |
| CN1973362A (zh) * | 2004-06-30 | 2007-05-30 | 飞思卡尔半导体公司 | 超薄管芯及其制造方法 |
| CN103107080A (zh) * | 2013-01-11 | 2013-05-15 | 无锡华润上华半导体有限公司 | 一种解决深沟槽刻蚀工艺中圆片表面糊胶的刻蚀方法 |
| CN109742235A (zh) * | 2019-01-09 | 2019-05-10 | 湘潭大学 | 一种柔性铁电场效应管及其制备方法 |
| CN109935590A (zh) * | 2019-03-29 | 2019-06-25 | 湘潭大学 | 一种1t1c柔性铁电存储器及其制备方法 |
| CN110137130A (zh) * | 2019-05-15 | 2019-08-16 | 江苏鲁汶仪器有限公司 | 一种干法刻蚀系统用尺寸转换托盘 |
| CN110224042A (zh) * | 2019-06-20 | 2019-09-10 | 华南理工大学 | 一种基于二维Ga2S3纳米片的可弯曲式场效应光电晶体管及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| S. E. ALPER; A. AYDEMIR; T. AKIN: "Stepped-etching for preserving critical dimensions in through-wafer deep reactive ion etching of thick silicon", 《TRANSDUCERS 2009 - 2009 INTERNATIONAL SOLID-STATE SENSORS, ACTUATORS AND MICROSYSTEMS CONFERENCE》 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111081541B (zh) | 2022-07-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103342356B (zh) | 一种金属箔基底石墨烯的转移方法 | |
| CN108517555B (zh) | 基于范德华外延获得大面积高质量柔性自支撑单晶氧化物薄膜的方法 | |
| TW201434085A (zh) | 多晶矽片植絨清洗製程方法 | |
| TW200629416A (en) | Semiconductor device and fabrication method thereof | |
| CN102592964A (zh) | 一种石墨烯薄膜的衬底转移方法 | |
| CN103617944B (zh) | 基于光刻胶的临时键合及去键合的方法 | |
| JP2005340423A5 (zh) | ||
| JP2012004269A5 (zh) | ||
| JP2010251632A5 (zh) | ||
| CN103337449B (zh) | 硅纳米线阵列的移植及其简单器件制备的方法 | |
| CN111009496B (zh) | 一种具有高热导率的半导体衬底及其制备方法 | |
| JP2011100985A5 (zh) | ||
| CN111081541B (zh) | 一种基于深硅刻蚀的柔性硅片的制备方法及其应用 | |
| CN104966760A (zh) | 一种太阳能电池生产工艺 | |
| JP2010287710A5 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| CN108493105B (zh) | 二氧化硅薄膜及其制备方法 | |
| CN102969398A (zh) | 背面钝化晶体硅太阳能电池的制备方法 | |
| JP2013256610A5 (zh) | ||
| CN103928296A (zh) | 一种将石墨烯转移到具有pdms过渡层硬质衬底上的方法 | |
| CN112777589A (zh) | 一种基于双层膜工艺的铜箔基底石墨烯转移方法 | |
| CN104465330B (zh) | 整流二极管、芯片及其制作方法 | |
| WO2020019566A1 (zh) | 柔性显示装置及其制备方法 | |
| CN105336824A (zh) | 一种图形化衬底的制备方法及图形化衬底 | |
| CN106531850A (zh) | 异质结电池的制备方法 | |
| CN110526202B (zh) | 柔性硅片的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Application publication date: 20200428 Assignee: Guangxi Liaofan Instrument Equipment Co.,Ltd. Assignor: GUILIN University OF ELECTRONIC TECHNOLOGY Contract record no.: X2022450000539 Denomination of invention: A Fabrication Method of Flexible Silicon Wafer Based on Deep Silicon Etching and Its Application Granted publication date: 20220701 License type: Common License Record date: 20221229 |
|
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |