MEMS硅腔的刻蚀装置及刻蚀方法与流程

本发明涉及mems传感器技术制造领域，尤其涉及一种mems硅腔的刻蚀装置及刻蚀方法。

背景技术：

1、湿法刻蚀硅作为一项成熟的体硅加工技术，被广泛用于mems(micro-electro-mechanical system，微机电系统)气体传感器的制造过程中。通过对硅基底进行硅刻蚀，得到较大纵向尺寸的微机械结构。

2、现有的湿法刻蚀方法通常是将待刻蚀晶圆浸泡在刻蚀液中进行刻蚀。一些刻蚀液，例如tmah(四甲基氢氧化铵)、koh(氢氧化钾)对si(硅)的不同晶面有不同的腐蚀速率，形成各向异性腐蚀。各向异性腐蚀可以得到与基底相互倾斜的腐蚀侧壁，以在晶圆的硅基底上形成所需空腔。

3、然而，在湿法刻蚀过程中，刻蚀液的浓度会逐渐增高，导致刻蚀液寿命短、溶液刻蚀速率不稳定，无法得到所需深度尺寸的硅腔结构，刻蚀的硅腔结构重复性差，产品良率低。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种mems硅腔的刻蚀装置及刻蚀方法，可以在湿法刻蚀过程中为刻蚀液补充水分，使刻蚀液的浓度不会产生过大变化，从而维持刻蚀液浓度和蚀刻速率稳定，以实现对晶圆硅基板的稳定蚀刻，提高产品良率。

2、第一方面，提供了一种mems硅腔的刻蚀装置，其特征在于，包括：

3、刻蚀槽，槽内设有用于承载待刻蚀晶圆的承载台、以及用于在所述待刻蚀晶圆的硅基底上刻蚀出所需腔体的刻蚀液；

4、补液组件，用于在所述刻蚀液液位低于补液液位时，向所述刻蚀槽内补水。

5、可选的，所述补液组件包括补液开始传感器、控制器和供水机构；

6、所述补液开始传感器设置在所述刻蚀槽内，用于在检测到所述刻蚀液液位低于补液液位时，发送补水开始信号至所述控制器；所述刻蚀槽的槽壁上设有进水口，所述供水机构与所述进水口连通，所述控制器用于在接收到所述补水开始信号后控制所述供水机构通过所述进水口向所述刻蚀槽内供水。

7、可选的，所述补液组件还用于在所述刻蚀液液位达到停止液位时，停止向所述刻蚀槽内补水。

8、可选的，所述补液组件还包括补液结束传感器，所述补液结束传感器设置在所述刻蚀槽内，用于在检测到所述刻蚀液液位达到停止液位时，发送补水停止信号至所述控制器；所述控制器用于在接收到所述补水停止信号后控制所述供水机构停止供水。

9、可选的，所述刻蚀装置还包括循环泵，所述刻蚀槽包括连通的内槽和外槽，所述刻蚀液通过所述循环泵在所述内槽和所述外槽之间循环，所述承载台位于所述内槽中，所述补液组件用于向所述外槽补水。

10、可选的，所述刻蚀液为浓度为20％～25％的tmah溶液。

11、第二方面，提供了一种mems硅腔的刻蚀方法，采用如第一方面所述的刻蚀装置，所述刻蚀方法包括：

12、提供一待刻蚀晶圆；

13、将所述待刻蚀晶圆放置在刻蚀槽的承载台上，并使刻蚀液浸没所述待刻蚀晶圆，以对所述待刻蚀晶圆进行湿法刻蚀；

14、在湿法刻蚀过程中，当所述刻蚀液液位低于补液液位时，向所述刻蚀槽内补水。

15、可选的，述刻蚀方法还包括：

16、当所述刻蚀液液位达到停止液位时，停止向所述刻蚀槽内补水。

17、可选的，所述刻蚀液为浓度为20％～25％的tmah溶液。

18、可选的，所述刻蚀方法还包括：

19、在湿法刻蚀过程中，控制所述刻蚀槽内的环境温度为70～90℃。

20、本发明实施例中提供的技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

21、本发明实施例提供的一种mems硅腔的刻蚀装置及刻蚀方法，该刻蚀装置包括刻蚀槽和补液组件，通过将待刻蚀晶圆防止在刻蚀槽的承载台上，使得刻蚀液浸没待刻蚀晶圆，以对待刻蚀晶圆进行湿法刻蚀，在待刻蚀晶圆的硅基底上刻蚀出所需腔体。同时，在湿法刻蚀过程中，补液组件可以在刻蚀液液位低于补液液位时，向刻蚀槽内补水，自动触发补液功能，使刻蚀液的浓度不会产生过大变化，从而维持刻蚀液浓度和蚀刻速率稳定，以实现对晶圆硅基板的稳定蚀刻，刻蚀过程的稳定性、可控性和可重复性更好，刻蚀后可以获得更为均匀的空腔结构，使得器件产品的良率得到有效改善。

22、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

技术特征：

1.一种mems硅腔的刻蚀装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的刻蚀装置，其特征在于，所述补液组件包括补液开始传感器、控制器和供水机构；

3.根据权利要求2所述的刻蚀装置，其特征在于，所述补液组件还用于在所述刻蚀液液位达到停止液位时，停止向所述刻蚀槽内补水。

4.根据权利要求3所述的刻蚀装置，其特征在于，所述补液组件还包括补液结束传感器，所述补液结束传感器设置在所述刻蚀槽内，用于在检测到所述刻蚀液液位达到停止液位时，发送补水停止信号至所述控制器；所述控制器用于在接收到所述补水停止信号后控制所述供水机构停止供水。

5.根据权利要求1所述的刻蚀装置，其特征在于，所述刻蚀装置还包括循环泵，所述刻蚀槽包括连通的内槽和外槽，所述刻蚀液通过所述循环泵在所述内槽和所述外槽之间循环，所述承载台位于所述内槽中，所述补液组件用于向所述外槽补水。

6.根据权利要求1所述的刻蚀装置，其特征在于，所述刻蚀液为浓度为20％～25％的tmah溶液。

7.一种mems硅腔的刻蚀方法，其特征在于，采用如权利要求1至6任一项所述的刻蚀装置，所述刻蚀方法包括：

8.根据权利要求7所述的刻蚀方法，其特征在于，所述刻蚀方法还包括：

9.根据权利要求7所述的刻蚀方法，其特征在于，所述刻蚀液为浓度为20％～25％的tmah溶液。

10.根据权利要求9所述的刻蚀方法，其特征在于，所述刻蚀方法还包括：

技术总结本发明公开了一种MEMS硅腔的刻蚀装置及刻蚀方法，属于MEMS传感器技术制造领域。该刻蚀装置包括：刻蚀槽，槽内设有用于承载待刻蚀晶圆的承载台、以及用于在所述待刻蚀晶圆的硅基底上刻蚀出所需腔体的刻蚀液；补液组件，用于在所述刻蚀液液位低于补液液位时，向所述刻蚀槽内补水。采用该刻蚀装置可以在湿法刻蚀过程中为刻蚀液补充水分，使刻蚀液的浓度不会产生过大变化，从而维持刻蚀液浓度和蚀刻速率稳定，以实现对晶圆硅基板的稳定蚀刻，提高产品良率。技术研发人员：卜德冲,范坤,郭大飞,王飞飞,王梦,荀泽华,刘亚萍受保护的技术使用者：赛莱克斯微系统科技（北京）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/29