GB T 28275-2012 硅基MEMS制造技术.氢氧化钾腐蚀工艺规范.pdf

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1、ICS 3 1. 200 L 55 道昌中华人民共和国国家标准GB/T 28275-2012 硅基MEMS制造技术氢氧化饵腐蚀工艺规范Silicon-based MEMS fabrication technology一Specification for KOH etch process 2012【05【11发布atagfziiJ尹g，飞面丰si t1码防伪中华人民共和国国家质量监督检验检夜总局中国国家标准化管理委员会2012-12-01实施发布中华人民共和国国家标准硅基MEMS制造技术氢氧化饵腐蚀工艺规范GB/T 28275-2012 导中国标准出版社出版发行北京市朝阳区和平里西街甲2号(10

2、0013)北京市西城区三里河北街16号(100045)网址总编室，(010)64275323发行中心，(010)51780235读者服务部，(010)68523946中国标准出版社秦皇岛印刷厂印刷各地新华书店经销 开本880X 1230 1/16 印张0.75字数16千字2012年10月第一版2012年10月第一次印刷唔-H号，155066. 1-45572定价16.00元如有印装差错由本社发行中心调换版权专有侵权必究举报电话:(010)68510107GB/T 28275-2012 目。吕本标准按照GB/T1. 1-2009给出的规则起草。本标准由全国微机电技术标准化技术委员会(SAC/TC

3、336)提出并归口。本标准起草单位:中国科学院上海微系统与信息技术研究所、重庆大学、东南大学、中国电子科技集团第四十九研究所、中机生产力促进中心。本标准主要起草人:夏伟锋、熊斌、冯飞、戈肖鸿、周再发、李玉玲、贺学锋、田雷、刘伟。I 硅基MEMS制造技术氢氧化饵腐蚀工艺规范G/T 28275-2012 1 范围本标准规定了采用氢氧化饵腐蚀工艺进行MEMS器件加工时应遵循的工艺要求。本标准适用于氢氧化饵腐蚀工艺和管理。2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T

4、 26111-2010微机电系统(MEMS)技术术语GB/T 1031-2009 产品几何技术规范(GPS)表面结构轮廓法表面粗糙度参数及其数值GB 50073-2001 洁净厂房设计规范3 术语和定义GB/T 26111-2010界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3. 1 洁净度c1eanliness 以单位体积空气某粒径粒子的数量来区分的洁净程度。3.2 洁净室c1ean room 空气悬浮粒子浓度受控的房间。它的建造和使用应减少室内诱人、产生及滞留粒子。室内其他有关参数如温度、湿度、压力等按要求进行控制。3.3 3.4 3.5 湿法刻蚀wet etching 利用与待刻材料可产生化学

5、反应的溶液对薄膜或器件结构进行腐蚀的技术。注:在进行湿法刻蚀时，将不需要腐蚀的一部分掩模，暴露其余的部分，然后将材料浸入反应溶液中。可分为各向同性刻蚀和各向异性刻蚀。GBjT 26111一2010，定义3.5.17J腐蚀剂escharotic 有腐蚀作用的化学物质。腐蚀渣etchant 含有腐蚀剂的溶液。1 G/T 28275-2012 3.6 氢氧化饵potassium hydroxide 化学分子式为KOH。一种易溶于水的白色晶体，水溶液呈元色，具有强碱性、强腐蚀性。3. 7 3.8 3.9 3.10 3. 11 氢氧化饵腐蚀液浓度concentration of KOH escharot

6、ics solution 氢氧化饵的质量占全部溶液质量的百分比。氢氧化饵MSDSKOH material safety data sheet 氢氧化何安全技术说明书。RCA清洗技术RCA c1eaning technology 工业标准湿法清洗工艺称为RCA清洗工艺，主要由3号、1号、2号标准清洗液组成。庭液waste solution 失去原有功效而不能正常使用的榕液。1号标准清洗溜No. 1 standard c1eaning solution 由氨水、双氧水、去离子水三种化学物质按1:1:51:2:7的体积比配比I泪昆合，工艺温度为7而5.C8町5.C之间，清洗时间1刊omin口20mi

7、阳n3. 12 注2氨水质量分数:28. 0 % 30. 0 % ;双氧水质量分数:30. 0% 32. 0%;去离子水电阻率:大于16M .n cm (25.C)。2号标准清洗液No. 2 standard cleaning solution 由盐酸、双氧水、去离子水三种化学物质按1: 1 : 61 : 2 : 8的体积比配比混合，工艺温度为75 .C85 .C之间，清洗时间10min20 min。注2盐酸质量分数:36. 0 % 38. 0 % ;双氧水质量分数:30. 0 % - 32. 0 % ;去离子水电阻率:大于16M .n cm (25 .C)。3.13 3号标准清洗液No.3

8、standard cleaning solution 由硫酸、双氧水两种化学物质按7:110:1的体积比配比1昆合，工艺温度为90.C 125 .C，清洗时间10min20 mino 注:硫酸质量分数:95.0%-97.0%;双氧水质量分数:30.0%-32.0%。3. 14 腐蚀深度etching depth 测试腐蚀后形成的台阶深度减去腐蚀后的掩膜厚度之差。4 工艺保障条件要求4. 1 人员要求工艺人员应具有半导体工艺基础知识，熟悉设备性能，经过培训，持有上岗证和工艺操作证。2 GB/T 28275-2012 4.2 环境要求4.2. 1 工艺环境的洁净度氢氧化饵腐蚀工艺属于湿法腐蚀工艺，

9、应在洁净室中进行，空气洁净度等级不得低于GB50073一2001中规定的7级。如果是光刻工艺，空气洁净度等级建议采用GB50073-2001中规定的6级，即每立方米中等于或大于0.5m的颗粒低于35200个。4.2.2 工艺环境的温度和湿度洁净室温度和湿度应符合GB50073-2001的规定。4.3 设备要求氢氧化饵腐蚀工艺用容器:用于存放氢氧化饵腐蚀溶液，应选用耐温、耐KOH腐蚀的材料，建议使用PP(聚丙烯)等塑料制品。腐蚀液温控系统:精确控制氢氧化饵腐蚀液温度，腐蚀液温度变化应小于士1t。温度均匀性要求t腐蚀容器内参与腐蚀的溶液间温差应小于1oc。循环系统:可使氢氧化伺溶液浓度及温度分布更

10、加均匀。测量仪器应按照GBjT19022-2003的要求进行技准。4.4 腐蚀剂要求氢氧化饵质量分数不低于82%。一般氢氧化饵腐蚀工艺常采用的氢氧化挥腐蚀剂质量分数为30%50%。4.5 安全操作要求4.5. 1 搬运时要轻装轻卸，防止包装及容器损坏，应配备泄漏应急处理设施。4.5.2 配液时，应避免产生粉尘，避免与酸类接触z稀择或制备溶液时，应把氢氧化饵逐步加入水中，同时搅拌加速其溶解并释放热量，避免局部过热导致沸腾和飞溅。4.5.3 倒空的容器可能残留有害物，应将倒空容器的盖子盖紧，并统一回收处理。4.5.4 根据氢氧化挥的具体工艺情况选择相应的防护用品，建议操作人员佩戴头罩型电动送风过滤

11、式防尘呼吸器，穿橡胶耐酸碱服，戴橡胶耐酸碱手套，若排风情况良好的状态下，可佩戴防护眼镜或防护头罩，穿戴防护围裙及耐酸碱手套。若KOH腐蚀被溅到皮肤上，先用大量水冲洗，再用2%醋酸溶液或饱和珊酸溶液清洗，最后再用水冲洗。如果溅人眼中，用棚酸溶液清洗。4.5.5 清洗间应配备相关急救设施及急救药品。4.5.6 使用氢氧化何可按照氢氧化伺MSDS操作，具体内容参见附录B。4.6 KOH腐蚀工艺操作规范4.6.1 来片检查确认上道工序己完成，确认腐蚀图形窗口掩膜是否去除干净，即待腐蚀区已完全暴露。4.6.2 准备工作确认腐蚀液的温度、浓度;温度单位为摄氏度，浓度为质量分数。确认腐蚀液的液位高度可以浸没

12、硅片，液面在硅片以上2厘米。确定腐蚀设备是否工作正常。3 GB/T 28275-2012 确定腐蚀时间(可参考附录A中表A.1及表A.2)，计算出腐蚀时间。建议进行日常工艺监控，确定实际腐蚀速率，精确控制腐蚀时间。4.6.3 操作步骤将被腐蚀硅片放入腐蚀容器，确保其与榕液充分浸润，同时开始计时，到腐蚀时间后，取出立即放入冲水槽，然后冲水、干燥，测量刻蚀深度及表面粗糙度并记录，具体步骤可参考附录C。4.6.4 清除废渣先关闭加热系统，待氢氧化何腐蚀溶液的温度降至常温后，将氢氧化饵溶液排放至专用排放管道，然后用水枪冲洗腐蚀容器内壁，再排放干净，反复三次以上。4.6.5 配擅按照所需浓度进行配制。4

13、. 7 防控污染要求4.7. 1 应采用去离子水清洗去除大部分离子，避免表面漏电。4.7.2 应采用RCA清洗技术来防控饵离子(K+)所造成的污染。1) 3号标准清洗液可以有效去除硅片表面大多数元机残余物和颗粒。2) 1号标准清洗液为碱性溶液，能去除硅片表面颗粒和有机物质。3) 2号标准清洗液用于去除硅片表面的伸、铀、铁、缓和辞等金属污染物和某些有机物。4.7.3 清洗后，检测排放的清洗纯水电阻率大于10Mn cm(25 OC)。4.7.4 环境污染防控z腐蚀气体及废液排放必须符合中华人民共和国环境保护法及相关地方环境保护法规和条例。5 工艺结果测量5. 1 目的通过相关测试仪器测量氢氧化饵腐

14、蚀结果是否符合要求。5.2 测试内容5.2. 1 腐蚀深度测量通过对腐蚀前后腐蚀窗口处台阶深度变化测定腐蚀窗口处硅的腐蚀深度。测量仪器可采用台阶仪、表面轮廓仪等。5.2.2 表面粗糙度测量4 腐蚀后对腐蚀区域选取合适的长度进行粗糙度测量。测量仪器可采用表面轮廓仪、原子力显微镜等。GB/T 28275-2012 附录A(资料性附录)氢氧化饵对硅(100)面及热生长二氧化硅的腐蚀速率氢氧化饵对硅(100)面的腐蚀速率见表A.1，氢氧化何对二氧化硅的腐蚀速率见表A.2。表A.1氢氧化饵对硅(100)面的腐蚀速率单位为m/hw(KOH) 温度;-c% 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0

15、30 6.5 12.8 24.4 45 79 40 5.3 10.5 19.9 36 64 50 3.8 7.5 14.2 26 46 表A.2氢氧化押对热生长二氧化硅的腐蚀速率单位为nm/h四(KOH)温度/C% 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 30 12.2 32.5 81 193 435 40 11. 4 30.3 76 180 406 二一L_一5 GB/T 28275-2012 附录B(资料性附录)氢氧化饵MSDS(KOH安全技术说明书B.1 物质的理化常数国标编号:82002 CAS: 1310-58-3 中文名称:氢氧化饵英文名称:Potassium hydro

16、xide; Caustic potash 别名:苛性饵分子式:KOH相对分子质量:56.11熔点:60.4.C沸点:1 320 .C 密度:相对密度2.04(水=1)蒸汽压(kPa):0.13(719 .C) 溶解性z溶于水、乙醇，微溶于醋。稳定性z稳定。外观与性状z白色晶体，易潮解。危险标记:20(碱性腐蚀品。用途:用作化工生产的原料，也用于医药、染料、轻工等工业。B.2 对环境的影晌B. 2.1 健康危害一一侵入途径:吸入、食人。一一健康危害:本品有强烈腐蚀性。吸入后强烈剌激呼吸道或造成灼伤。皮肤和眼直接接触可引起灼伤;口服灼伤消化道，可致死。慢性影响t肺损害。B.2.2 毒理学资料及环境

17、行为一急性毒性:LDso:273 mg/kg(大鼠经口)。二一刺激性z家兔经眼，1%重度剌激。家兔经皮，50mg(24灿，重度剌激。一一危险特性:本品不会燃烧，遇水和水蒸气大量放热，形成腐蚀性溶液。与酸发生中和反应并放热。具有强腐蚀性。一一燃烧(分解)产物:可能产生有害的毒性烟雾。B.3 法规资料危险化学品安全管理条例(国务院令第591号); 6 危险货物品名表)(GB12268 2005); 危险货物分类和品名编号)(GB6944二2005); 化学品安全技术说明书内容和项目顺序)(GB/T16483-2008); 化学品分类和危险性公示通则)(GB13690-2009)。B.4 应急处理处

18、置方法B. 4.1 泄漏应急处理GB/T 28275一-2012隔离泄漏污染区，周围设警告标志，建议应急处理人员戴好防毒面具，穿化学防护服。不要直接接触泄漏物，用清洁的铲子收集于干燥净洁有盖的容器中，以少量加入大量水中，调节至中性，再放入废水系统。也可以用大量水冲洗，经稀释的洗水放入废水系统。如大量泄漏，收集回收或元害处理后废弃。B.4.2 防护措施呼吸系统防护z必要时佩带防毒口罩。一眼睛防护:戴化学安全防护眼镜。一-防护服:穿工作服(防腐材料制作)。于防护:戴橡皮手套。其他:工作后，淋浴更衣。注意个人清洁卫生。B.4.3 急救措施一一皮肤接触:立即用水冲洗至少15min。若有灼伤，就医治疗。

19、一一一眼睛接触:立即提起眼险，用流动清水或生理盐水冲洗至少15mino或用3%棚酸溶液冲洗。就医。一吸人:迅速脱离现场至空气新鲜处。必要时进行人工呼吸。就医。一一食人z患者清醒时立即漱口，口服稀释的醋或拧朦汁，就医。-一灭火方法z雾状水、砂土。N-ONl的hNNH阁。GB/T 28275-2012 附录C(资料性附录)氢氧化饵腐蚀工艺范例硅(100)面腐蚀深度为50m的台阶步骤1.按照硅片所需腐蚀深度，选择浓度为40%、温度为500C的氢氧化伺腐蚀液，选择二氧化硅为掩膜。参考附录A中的表A.l，可知腐蚀硅速率为10.5m/h;参考附录A中的表A.2，可知二氧化硅的腐蚀速率为30.3nm/h，经

20、计算可知大概腐蚀时间及所需掩膜厚度，可用于参考。步骤2:为了精确控制腐蚀深度，必须知道实际腐蚀速率，因此在腐蚀前先腐蚀相同规格的硅片，测试氢氧化饵腐蚀液实际腐蚀硅及二氧化硅的速率，并计算出腐蚀时间。若实际腐蚀硅速率为10m/h，则计算得出腐蚀时间为5h。步骤3:若测试实际腐蚀二氧化硅的速率为30nm/h，通过计算得出腐蚀硅50m深度所需二氧化硅的厚度为150nm，但实际掩膜厚度必须大于计算所得掩膜厚度，故可选择厚度为200nm的二氧化硅为掩膜。步骤4.在对硅(100)面进行氢氧化饵腐蚀前，确认硅片上道工序已完成，确认腐蚀图形窗口二氧化硅掩膜是否去除干净，即待腐蚀区已完全暴露。步骤5:确认腐蚀液的温度为50oC、质量分数为40%。步骤6.确认腐蚀液的液位高度是否合适，完全将硅片浸没。步骤7.确定腐蚀设备是否工作正常。步骤8:将腐蚀硅片放入腐蚀容器，确保其与溶液充分浸润，同时开始计时，腐蚀时间到后，取出立即放入冲水槽，然后冲水、干燥，测量腐蚀结果并记录。C.1 。，-JU团队M勺-二，/wm-zd-nU Ja4-nu 权L-6侵-1单创一有囚一专MN一权17一厅版非一切U打印日期:2012年11月12日F002A