引言

分析化學(xué)小型化的一個(gè)方便的起點(diǎn)在于使用單晶硅作為起始材料，微加工作為使能技術(shù)，濕化學(xué)蝕刻作為關(guān)鍵的微加工工具。在這次可行性研究和學(xué)習(xí)中都起到了關(guān)鍵作用。

這項(xiàng)工研究的主要目的是評(píng)估不同的各向異性蝕刻劑，用于柱、分裂器和幾何圖案的其他變體的微機(jī)械加工，這些幾何圖案可以用作構(gòu)建更復(fù)雜的微機(jī)械加工結(jié)構(gòu)的構(gòu)造，所以具被用于化學(xué)分析的應(yīng)用。

實(shí)驗(yàn)

質(zhì)量保證

二氧化硅或硅、鈉的蝕刻速率很小,蝕刻在透明溶液中進(jìn)行，因此 可以對(duì)蝕刻過(guò)程進(jìn)行可視化監(jiān)控。通過(guò)向蝕刻溶液中加入少量的硅可以抑制 鋁的蝕刻。祕(mì)、銘、鈦和飽沒(méi)有被蝕刻，但是銅、鐐和鋅被蝕刻。各向異性不如氫氧化鉀好。蝕刻必須在惰性氣體覆蓋下進(jìn)行，甚至I非常薄的二氧化硅層也足以防止蝕刻。因此，有必要在蝕刻之前立即將晶片 浸入氫氟酸中。

由于冃井是一種可疑的致癌物，并且在高濃度下，月井溶液具有爆炸性，因此: 安全性是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。這可以通過(guò)用乙二胺代替來(lái)部分解決。

KO-H的主要缺點(diǎn)是它以可觀的速率攻擊二氧化硅掩模,因此需要SigNa掩模，特別是 如果要使用深度蝕刻。當(dāng)試圖將片上電路與微加工結(jié)構(gòu)結(jié)合時(shí)，會(huì)產(chǎn)生額外的問(wèn)題。“例如，鋁 金屬化和焊盤受到氫氧化鉀的侵蝕，必須受到保護(hù)(因此需要額外的掩模或使用其他蝕刻劑)， 蝕刻過(guò)程中釋放的Nat和K+可能會(huì)污染金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的柵極。這些問(wèn)題已經(jīng)通過(guò)從1 背面蝕刻硅晶片或使用非堿金屬基蝕刻劑如月井或乙二胺來(lái)解決。

相互比較和蝕刻劑選擇

這些蝕刻劑的一個(gè)共同缺點(diǎn)是在蝕刻表面上有白色殘留物示例如圖2所示。雖然它們的形成取決于實(shí)驗(yàn)條件，但是當(dāng)使用深度蝕刻時(shí)，通常會(huì)觀察到它們。這是這項(xiàng)工作中的一個(gè)重要考慮因素，因 為這種蝕刻是必要的。一個(gè)例子是高縱橫比微通道的制造，該微通道可用' 于將化學(xué)物質(zhì)從入口輸送到檢測(cè)器，再輸送到出口。由于使用不同的實(shí)驗(yàn)’ 條件，很難進(jìn)行進(jìn)一步的相互比較。此外，各向異性蝕刻的機(jī)理還沒(méi)有完， 全理解，盡管基于軟件的蝕刻模擬器開始出現(xiàn)，蝕刻劑的選擇大多1 基于試探法。預(yù)測(cè)在晶片上蝕刻圖案后獲得的形狀的困難引發(fā)了反復(fù)試驗(yàn)' 研究，下面描述了一個(gè)這樣的研究。

從圖案到形狀

蝕刻結(jié)果的部分掃描電鏡照片所示。為了能夠進(jìn)行相互比較，將為每個(gè)圖案和蝕刻劑獲得的蝕刻形狀的表面肌電信號(hào)放置在同一圖形上。為了更仔細(xì)地：檢查蝕刻表面，在某些情況下使用了更高的放大率。使用主觀評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，如掩模的， 底切、蝕刻角和邊緣的銳度、蝕刻表面和殘留物的質(zhì)量以及金字塔的形成，對(duì)照片; 進(jìn)行視覺(jué)檢查。

定性蝕刻結(jié)果總結(jié)在表2和3中。由于SE Ms顯示的結(jié)果在許多情況下是不言自明的: ，-因此將只給出簡(jiǎn)短的描述。

結(jié)論

與微機(jī)電系統(tǒng)和微電子學(xué)類似，實(shí)驗(yàn)條件對(duì)蝕刻圖案的形狀有顯著影響。此外，發(fā)現(xiàn)晶片上圖案的幾何形狀是定義蝕刻形狀的一個(gè)重要變量，在對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行微加工以進(jìn) 行化學(xué)分析時(shí)應(yīng)予以考慮。

應(yīng)用程序。總的來(lái)說(shuō)，可以得出結(jié)論，在獲得可用的微加工結(jié)構(gòu)之前，需要大量的實(shí)驗(yàn)。

在這項(xiàng)工作中報(bào)告的發(fā)展可以用于口罩設(shè)計(jì)，角落補(bǔ)償，可能有助于將分析化學(xué)成分添加到MEMS課程(35)中，并可能有助于分析工具的未來(lái)小型化，例如小瓶、燒杯。傳感器儀器組件模塊甚至整個(gè)化學(xué)分析。

微型儀器。盡管這種未來(lái)主義的擴(kuò)展在智力上很有吸引力，在概念上也很簡(jiǎn)單，但它 們的實(shí)現(xiàn)可能被證明是具有挑戰(zhàn)性的。然而，我們實(shí)驗(yàn)室仍在沿著這些路線繼續(xù)工作。

審核編輯：湯梓紅