在腐蚀过程中保护微机械器件金属连线的密封方法.pdf

本发明公开了一种在腐蚀过程中保护微电子机械系统器件金属连线的密封方法，其步骤如下：1.将重量比为：1∶0.4－0.6∶0.05－0.08的环氧树脂E－51#、邻苯二甲酸二丁酯、偶联剂KH－550混合搅拌；在以上混合物中加入质量为环氧树脂E－51#的1～1.2倍的聚酰胺200#，与以上混合物搅拌均匀；2.对毛玻璃的表面进行处理；3.对芯片表面进行处理；4.将密封胶涂在毛玻璃上，然后将芯片有金属线的一面盖到密封胶上，在密封胶固化后，将带有芯片的毛玻璃放到腐蚀液中进行腐蚀。5.腐蚀结束后，将带有芯片的毛玻璃加热，利用芯片和密封胶的热胀冷缩将密封胶去掉。该密封方法隔绝各向异性腐蚀液与铝等金属的接触来保护金属不受腐蚀液的侵蚀，给MEMS器件的制作带来了很大的方便。

1、  一种在腐蚀过程中保护微机械器件金属连线的密封方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)制备密封胶：
a.将质量比为：1∶0.4-0.6∶0.05-0.08的环氧树脂E-51^#、邻苯二甲酸二丁脂、偶联剂KH-550进行混合搅拌；
b.在以上混合物中加入质量为环氧树脂E-51^#的1～1.2倍的聚酰胺200^#，与以上混合物搅拌均匀待用；
2)对毛玻璃的表面进行去污去脂处理：
a.取毛玻璃一片，将毛玻璃放到浓度为98％-99.5％丙酮溶液中浸泡2-5分钟；
b.将毛玻璃从丙酮溶液中取出，放到浓度为95％-99.5％酒精溶液中浸泡1-2分钟；
c.将毛玻璃从酒精溶液中取出，用去离子水冲洗干净，晾干待用；
3)对芯片进行表面处理：
按照清洗毛玻璃的步骤将芯片的表面清洗干净，晾干待用；
4)在毛玻璃上涂密封胶：
将制备好待用的密封胶均匀涂在晾干的毛玻璃上面，然后将芯片有铝线的一面盖到密封胶上，等待24小时密封胶固化后，将带有芯片的毛玻璃放到浓度为33％-35％的氢氧化钾腐蚀液中进行腐蚀；
5)去除密封胶：
腐蚀结束后，将腐蚀后带有芯片的毛玻璃进行加热，利用芯片和密封胶的热胀冷缩将密封胶去掉。

2、  根据权利要求1所述的在腐蚀过程中保护微机械器件金属连线的密封方法，其特征在于：在制备密封胶过程中，若混合物过于粘稠，致使搅动较为困难时，则可加入与偶联剂等量的丙酮与以上混合物进行搅拌，使其稀释以便于搅拌。

3、  根据权利要求1所述的在腐蚀过程中保护微机械器件金属连线的密封方法，其特征在于：可用砂纸将玻璃打毛。

在腐蚀过程中保护微机械器件金属连线的密封方法
技术领域
本发明涉及一种半导体集成电路制作工艺，尤其涉及一种在腐蚀过程中保护微电子机械系统器件(MEMS)金属连线的密封方法。
背景技术
MEMS技术是国内研究的一个新领域，是在半导体集成电路工艺上延伸出来的。在制作MEMS器件时，人们常常在完成了所有的集成电路工艺(包括合金化)后才进行各向异性腐蚀工艺，因此在腐蚀液中保护金属连线就成了人们关心的问题。
目前常用的各向异性腐蚀液一般都会对铝有腐蚀的作用，包括碱性腐蚀液，例如氢氧化钾腐蚀液(KOH)、四甲基氢氧化氨腐蚀液(TMAH)等。如果不采取措施，直接将已合金化的芯片放到各向异性腐蚀液中进行腐蚀，会对芯片上的金属连线有腐蚀的作用，使芯片报废。目前国际国内文献中有一种报道仅仅是针对于腐蚀液TMAH的“一种可避免腐蚀Al连线的TMAH硅腐蚀溶液，《传感器与执行器》2001，P135-141”(见Guizhen Yan，PhilipC.H.Chan，I-Ming Hsing，et a1，An improved TMAH Si-etchingsolution without attacking exposed aluminum，Sensors andActuators，2001，(89)：p135-141)。它的原理是采用预先在TMAH溶液中溶解一部分的硅，溶解硅的生成物会在腐蚀的过程中与铝发生反应，生成不溶于TMAH溶液的络合物，从而达到保护铝的目的。这种工艺解决了在TMAH溶液中保护铝的问题，但是这种工艺仅仅是针对TMAH溶液，而且是仅保护铝的，并且文献中给出的最大腐蚀深度也仅仅为170um，这些都限制了这种方法的使用。
发明内容
本发明的目的是提供一种在腐蚀过程中保护微电子机械系统器件金属连线的密封方法，该方法在将芯片放进各向异性腐蚀液中进行腐蚀时，可保护芯片上的金属连线不受破坏。
本发明的密封方法包括如下步骤：
1)制备密封胶：
a.将质量比为：1∶0.4-0.6∶0.05-0.08的环氧树脂E-51^#、邻苯二甲酸二丁脂、偶联剂KH-550进行混合搅拌；
b.在以上混合物中加入质量为环氧树脂E-51^#的1～1.2倍的聚酰胺200^#，与以上混合物搅拌均匀待用；
2)对毛玻璃的表面进行去污去脂处理：
a.取毛玻璃一片，将毛玻璃放到浓度为98％-99.5％丙酮溶液中浸泡2-5分钟；
b.将毛玻璃从丙酮溶液中取出，放到浓度为95％-99.5％酒精溶液中浸泡1-2分钟；
c.将毛玻璃从酒精溶液中取出，用去离子水冲洗干净，晾干待用；
3)对芯片进行表面处理：
按照清洗毛玻璃的步骤将芯片的表面清洗干净，晾干待用；
4)在毛玻璃上涂密封胶：
将制备好待用的密封胶均匀涂在晾干的毛玻璃上面，然后将芯片有铝线的一面盖到密封胶上，等待24小时密封胶固化后，将带有芯片的毛玻璃放到浓度为33％-35％的氢氧化钾腐蚀液中进行腐蚀；
5)去除密封胶：
腐蚀结束后，将腐蚀后带有芯片的毛玻璃进行加热，利用芯片和密封胶的热胀冷缩将密封胶去掉。
经过腐蚀去掉密封胶后，芯片上的金属连线在密封胶的保护下不受破坏。
具体实施方式
本发明是利用密封的原理来完成对腐蚀液中金属连线的保护，即隔绝铝金属与腐蚀液的接触。这种密封方法既可以用在四甲基氢氧化氨(TMAH)溶液中，也可以用到氢氧化钾(KOH)溶液中。而且腐蚀深度可以达到300um左右。相对于背景技术中TMAH溶液的方法，其操作工艺简单，适应环境的能力强。
下面是一个保护微电子机械系统器件(MEMS)上铝连线的具体实施例：
1、配制密封胶
将环氧树脂E-51^#、邻苯二甲酸二丁脂、偶联剂KH-550按照质量比1∶0.5∶0.06进行混合搅拌，观察混合物状态，若过于粘稠，致使玻璃棒搅拌较为困难时，则可加入少量或与偶联剂等量的丙酮混合搅拌，使混合物稀释以便于搅拌；最后加入质量为环氧树脂E-51^#的1.1倍的聚酰胺200^#，与上面的混合物搅拌均匀即为密封金属连线所用的密封胶；
2、对毛玻璃进行表面处理：
a、取毛玻璃一片，对毛玻璃的表面进行去污去脂处理，使毛玻璃表面保持洁净。因为粘接密封需要一定的粗糙度，因此在进行表面处理之前，可以选择用砂纸将玻璃打毛再进行表面处理，然后将毛玻璃放到浓度为99.5％的丙酮溶液中浸泡3分钟；
b、将毛玻璃从丙酮溶液中取出，放到浓度为95％的酒精溶液中浸泡2分钟；
c、将毛玻璃从酒精溶液中取出，用去离子水冲洗干净，晾干待用。
3、对芯片进行表面处理：
a、取芯片一片，将芯片放到浓度为99.5％的丙酮溶液中浸泡3分钟；
b、将芯片从丙酮溶液中取出，放到浓度为95％的酒精溶液中浸泡2分钟；
c、将芯片从酒精溶液中取出，用去离子水冲洗干净，晾干待用。
4、在毛玻璃上涂密封胶：
将配制好的密封胶涂在晾干的毛玻璃上面，然后将芯片有铝线的一面盖到密封胶上，将芯片上需要保护的面盖在密封胶上以达到保护的功能。经过24小时密封胶固化后，将带有芯片的毛玻璃投入到各向异性腐蚀液-浓度为33％-35％的氢氧化钾(KOH)腐蚀液中进行腐蚀。在实施中使用的是100ml的水和50克的氢氧化钾固体材料调配的。
5、去除密封胶：
腐蚀结束后，还必须把密封胶去掉。将带有芯片的毛玻璃等放到电炉上加热，利用芯片和密封胶的热胀冷缩就很容易地将密封胶去掉。
本发明的密封方法采用了粘接玻璃和硅片，以隔绝腐蚀液和金属接触来完成对铝等金属连线的保护。
本发明采用的密封胶是在新地领域中即在腐蚀过程中保护微电子机械系统器件(MEMS器件)金属连线不受破坏的密封方法。该密封方法隔绝各向异性腐蚀液与铝等金属的接触来保护金属不受腐蚀液侵蚀，给MEMS器件的制作带来了很大的方便。