SPM刻蚀工艺优化的详细说明

本文研究了一种优化的食人鱼(h2o2：h2so4)混合物，该混合物用于去除高度交联并加热到高温(~250°C)，由于强烈的化学蚀刻工艺，这些混合物的蚀刻率和装置产率较低，为了克服这些挑战，测试了不同浓度和温度的食人鱼混合物，以找到最佳的混合物，最大限度地提高SU8的蚀刻率和牺牲蚀刻MEMS结构的器件产率，选择在这项工作中专门研究它们。由于微流控通道也可以用于光学应用，确定了SiN、二氧化硅和Si固态薄膜暴露在食人鱼混合物中的粗糙度、厚度和折射率的影响。

食人鱼混合物在半导体工业中通过去除有机残留物来清洗硅晶片，食人鱼混合物去除SU8聚合物的有效性是由于脱水和氧化两个过程，第一个过程是SU8的脱水或硫酸的水化作用，包括用浓硫酸从SU8分子中去除氢和氧；第二个过程，氧化是硫酸增加了过氧化氢从一种相对温和的氧化剂转化为一种具有足够活性的氧化剂来溶解元素碳，每一个化学过程都允许单个和连接的SU8分子的化学键被打破，随着时间的推移，浸没在食人鱼混合物中的SU8通常会被完全去除，没有留下任何可见的原始有机物质的痕迹。

为了表征SU8浸入不同浓度和温度的食人鱼混合物中的蚀刻速率，以SU8为牺牲核心材料制备了长(~4mm)微流控通道，微流控通道是通过在4英寸硅片上沉积和绘制宽度12µm、高1cm、长度1cm的直线而成的，如下图(a)所示。为了确定食人鱼混合物的浓度如何影响牺牲SU8的蚀刻速率，微流控通道浸在几种不同浓度的食人鱼混合物中1小时，而混合物保持在100°C恒温。

食人鱼对SiN、二氧化硅和Si的厚度和折射率的影响

同样重要的是，浸泡在食人鱼混合物中的SiN、二氧化硅和Si的折射率和厚度，在100°C条件下，使用比例为（1：1）(h2o2：h2so4)的食人鱼混合物进行了类似的测试。研究了使用SU8作为牺牲材料来构建MEMS和MOEMS器件，确定了一种确定从微流体通道中去除SU8牺牲物质的最佳食人鱼混合物的过程，这是通过改变食人鱼混合物的浓度和温度来产生100%的制造收率，然后观察哪种混合物产生最高的SU8蚀刻率来实现的。食人鱼混合物的比例为（1：1）(h2o2：h2so4)，温度为100°C，补充频率为24小时，产生100%的制造率，对之前所述的微流控通道具有最高的SU8蚀刻率，这种混合物不影响二氧化硅和Si的厚度或指数，它也不影响SiN的指数。然而它确实会缓慢地蚀刻SiN，SiN、二氧化硅和Si薄膜的粗糙度在食人鱼混合物中均不受影响，因此不应影响光学表面散射损失。然而食人鱼混合物可以优化为许多不同的应用，使用SU8作为牺牲材料，如制造空隙、间隙或释放层。在高体积的制造环境中，食人鱼混合物的优化可以显著提高设备的制造产量，并减少制造生产时间，从而导致更高的吞吐量和更经济有效的制造过程。

审核编辑：符乾江