CN112271143A - 一种硅片膜层腐蚀剩余厚度的监控方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种硅片膜层腐蚀剩余厚度的监控方法，包括：在硅片的边缘部分预定义监控图形区域；在监控图形区域内对硅片的正面光刻、刻蚀深度为D1的第一观察槽以及深度为D2的第二观察槽，D1为硅片膜层腐蚀剩余厚度的上限值，D2为硅片膜层腐蚀剩余厚度的下限值；在监控图形区域内在硅片的正面与背面分别生长厚度为D3的二氧化硅层；S4、在监控图形区域内对硅片的背面光刻、刻蚀二氧化硅层形成深度为D3的第三观察槽；从硅片的背面进行各向异性腐蚀，第三观察槽跟随硅片一同被腐蚀；通过光学显微镜由第三观察槽作为观察窗口，观察第一观察槽与第二观察槽的图形可视化情况，判断硅片膜层腐蚀剩余厚度是否满足目标要求。
Description
技术领域
本发明涉及MEMS工艺技术领域，具体是一种硅片膜层腐蚀剩余厚度的监控方法。
背景技术
硅片膜层腐蚀是MEMS工艺技术领域中较为常见的技术手段，有着广泛的应用，如压阻式加速度传感器敏感结构膜层的制备，通常敏感结构膜层的厚度不是一个单一固定数值，而是一个给定上、下限的数值范围，只要硅片膜层腐蚀剩余厚度在这个数值范围内，就认为硅片膜层腐蚀的剩余厚度满足要求。
目前，硅片膜层腐蚀剩余厚度的常规监控方法，是利用台阶仪测量硅片上各向异性腐蚀形成的深腔的深度，然后通过硅片的初始厚度减去各向异性腐蚀的深腔深度就得到硅片膜层腐蚀的剩余厚度。这种方法虽然简单，但是存在一些缺点，即台阶仪在测量深腔（腐蚀腔深度为几百微米）深度时的测量误差较大，因此这种方法很难准确监控硅片膜层腐蚀的剩余厚度。此外，在各向异性腐蚀过程中一般不能通过一次腐蚀就得到需要的硅片膜层厚度，因此需要经过多次各向异性腐蚀和深度测量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种硅片膜层腐蚀剩余厚度的监控方法，该方法能够准确且便捷地判断硅片膜层腐蚀剩余厚度是否满足目标要求，避免传统方法的测量误差。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种硅片膜层腐蚀剩余厚度的监控方法，包括以下步骤：
S1、在硅片的边缘部分预定义监控图形区域；
S2、在监控图形区域内，对硅片的正面光刻、刻蚀深度为D1的第一观察槽以及深度为D2的第二观察槽，D1为硅片膜层腐蚀剩余厚度的上限值，D2为硅片膜层腐蚀剩余厚度的下限值；
S3、在监控图形区域内，通过氧化工艺，在硅片的正面与背面分别生长厚度为D3的二氧化硅层；
S4、在监控图形区域内，对硅片的背面光刻、刻蚀二氧化硅层，形成深度为D3的第三观察槽；第一观察槽与第二观察槽落于第三观察槽的范围之内；
S5、从硅片的背面进行各向异性腐蚀，第三观察槽跟随硅片一同被腐蚀；
S6、通过光学显微镜由第三观察槽作为观察窗口，观察第一观察槽与第二观察槽的图形可视化情况，判断硅片膜层腐蚀剩余厚度是否满足目标要求；当只能够从观察窗口看见第一观察槽的图形时，那么硅片膜层腐蚀剩余厚度在上限值与下限值之间，满足目标要求。
进一步的，步骤S1监控图形区域距离硅片的外边沿5mm～10mm。
进一步的，步骤S2的第一观察槽与第二观察槽为间隔设置的矩形槽。
本发明的有益效果是，本发明舍弃使用台阶仪测量硅片上各向异性腐蚀形成深腔的深度的传统方法，预先在硅片正面刻蚀出硅片膜层腐蚀剩余厚度上限值与下限值的观察槽，硅片背面形成的观察窗口与各向异性腐蚀一同被腐蚀，通过观察窗口来观察第一观察槽与第二观察槽的图形可视化情况，进而判断出硅片膜层腐蚀剩余厚度是否满足目标要求；方便、准确、快捷、避免传统方法的测量误差。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
图1是本发明步骤S1的示意图；
图2是本发明步骤S2的示意图；
图3是图2的俯视图；
图4是本发明步骤S3的示意图；
图5是本发明步骤S4的示意图；
图6是本发明步骤S5与S6的示意图。
具体实施方式
本发明提供一种硅片膜层腐蚀剩余厚度的监控方法，包括以下步骤：
S1、如图1所示，在硅片1的边缘部分预定义监控图形区域2；优选的，监控图形区域2距离硅片1的外边沿5mm～10mm；监控图形区域为矩形；
S2、结合图2与图3所示，在监控图形区域2内，对硅片1的正面光刻、刻蚀深度为D1的第一观察槽3以及深度为D2的第二观察槽4，D1为硅片膜层腐蚀剩余厚度的上限值，D2为硅片膜层腐蚀剩余厚度的下限值；第一观察槽与第二观察槽为间隔设置的矩形槽；
S3、结合图4所示，在监控图形区域内，通过氧化工艺，在硅片1的正面与背面分别生长厚度为D3的二氧化硅层5；
S4、结合图5所示，在监控图形区域内，对硅片的背面光刻、刻蚀二氧化硅层，形成深度为D3的第三观察槽6；第一观察槽3与第二观察槽4落于第三观察槽6的范围之内；
S5、结合图6所示，从硅片的背面进行各向异性腐蚀，第三观察槽跟随硅片一同被腐蚀；硅片正面的二氧化硅层能够在腐蚀时对第一观察槽与第二观察槽形成保护；
S6、通过光学显微镜由第三观察槽作为观察窗口，观察第一观察槽与第二观察槽的图形可视化情况，判断硅片膜层腐蚀剩余厚度是否满足目标要求；当只能够从观察窗口看见第一观察槽的图形时，那么硅片膜层腐蚀剩余厚度在上限值与下限值之间，满足目标要求。
当第一观察槽与第二观察槽的图形均看不见时，表明没有腐蚀到位，还需要继续腐蚀；当第一观察槽与第二观察槽的图形均能看见时，表明已经腐蚀超出范围，需要立即停止腐蚀。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (3)
1.一种硅片膜层腐蚀剩余厚度的监控方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在硅片的边缘部分预定义监控图形区域；
S2、在监控图形区域内，对硅片的正面光刻、刻蚀深度为D1的第一观察槽以及深度为D2的第二观察槽，D1为硅片膜层腐蚀剩余厚度的上限值，D2为硅片膜层腐蚀剩余厚度的下限值；
S3、在监控图形区域内，通过氧化工艺，在硅片的正面与背面分别生长厚度为D3的二氧化硅层；
S4、在监控图形区域内，对硅片的背面光刻、刻蚀二氧化硅层，形成深度为D3的第三观察槽；第一观察槽与第二观察槽落于第三观察槽的范围之内；
S5、从硅片的背面进行各向异性腐蚀，第三观察槽跟随硅片一同被腐蚀；
S6、通过光学显微镜由第三观察槽作为观察窗口，观察第一观察槽与第二观察槽的图形可视化情况，判断硅片膜层腐蚀剩余厚度是否满足目标要求；当只能够从观察窗口看见第一观察槽的图形时，那么硅片膜层腐蚀剩余厚度在上限值与下限值之间，满足目标要求。
2.根据权利要求1所述的一种硅片膜层腐蚀剩余厚度的监控方法，其特征在于，步骤S1监控图形区域距离硅片的外边沿5mm～10mm。
3.根据权利要求1所述的一种硅片膜层腐蚀剩余厚度的监控方法，其特征在于，步骤S2的第一观察槽与第二观察槽为间隔设置的矩形槽。
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