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MEMS濕法刻蝕和干法刻蝕的比較

濕法腐蝕是使用液態腐蝕劑系統化的有目的性的移除材料,在光刻掩膜涂覆后(一個曝光和顯影過的光刻膠)或者一個硬掩膜(一個光刻過的抗腐蝕材料)后緊接該步腐蝕。這個腐蝕步驟之后,通常采用去離子水漂洗和隨后的掩膜材料的移除工藝。

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干法刻蝕的刻蝕劑是等離子體,是利用等離子體和表面薄膜反應,形成揮發性物質,或直接轟擊薄膜表面使之被腐蝕的工藝。

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濕法腐蝕可替換工藝包括干法刻蝕,即使用一種或多種低壓力的反應氣體,采用RF感應激勵后進行反應,然后再將反應生成的氣態物質抽出;非等離子干法刻蝕,例如雙氟化疝或氫氟酸的酸性蒸氣腐蝕,擁有各向同性濕法腐蝕的諸多特性,該腐蝕通常在一個有限的腔室內完成。


很少有微機械化或集成化的器件是在沒有進行一些濕法化學處理的情況下開發或制造的。不管器件是否是電氣的,機械的,電子的,集成的,光學的,光電子學的,生物的,聚合的,微流控的傳感器或執行器,有關這些器件的制造工藝或過程的替換決定將對最終的技術和商業成功有重要影響。這些器件通常在硅襯底、化合物半導體、玻璃、石英、陶瓷或塑性材料上制造,可能涉及在這些材料上淀積一層或多層薄膜并光刻和腐蝕。這些層和淀積順序受工藝和用于開發和制造該器件的工藝單元限制,隨著層數的增長變的越來越復雜和相互影響。  

  

近乎所有IC,MEMS,MOEMS,MST和NEMS類的器件的產生都很可能與一些濕法腐蝕工藝有關。整個工藝流程可被描述為一系列步驟或者序列,這些濕法腐蝕常用于選擇性的去除淀積薄膜的一部分,剝去諸如硬掩膜和光刻膠等特定的材料,為以后的加工清洗和準備襯底,去除犧牲層和部分襯底,以及形成三維結構。一個濕法腐蝕工序需要考慮如下一些因素,包括有效的腐蝕劑,腐蝕選擇性,腐蝕速率,各向同性腐蝕,材料的兼容性,工藝的兼容性,花費,設備的可用性,操作人員的安全,技術支持和適當的廢物處理。  


干法刻蝕能實現各向異性刻蝕,保證細小圖形轉移后的高保真性。器件設計者,工藝設計師,或者制造商在工藝允許的情況下可能偏向使用一個完整的干法處理流程,但是許多標準的處理步驟例如光刻膠的顯影和圓片清洗仍然濕法的。與干法刻蝕相比,濕法腐蝕工序在成本,速度,性能發面更有優勢。干法刻蝕的仿真還不可用,如常用的微結構的選擇性鉆蝕或與晶向相關的腐蝕仿真等。考慮到干法刻蝕要求在一個昂貴的等離子區或者RIE腐蝕系統里有長的腐蝕時間,濕法腐蝕變得特別有吸引力,需要同時處理整盒圓片(25片裝圓片盒)或更多的圓片時,濕法腐蝕在成本和時間上的效益更突出。 

 

不管選擇干法還是濕法加工工藝,總是強烈受到在特定的加工環境下設備的可用性及對開發者有用的工藝限制。成功的設計者,開發者和制造商幾乎總是使用或修改趁手的工藝。除非是必須開發新工藝,安裝新設備,或者取得新的工藝技能,一般總是避免額外的需求。理解什么時候要應用干法和濕法這兩個工藝并且在可能的情況下使用標準工藝是很重要的。下表總結比較濕法和干法刻蝕之間的一般注意事項。 

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標簽:   微流控 刻蝕
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