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一种基于深 硅 刻蚀的柔性 硅片及其制备方法

阅读：16发布：2020-05-11

专利汇可以提供一种基于深硅刻蚀的柔性硅片及其制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种基于深硅刻蚀的柔性硅片及其制备方法。一种基于深硅刻蚀的柔性硅片的制备方法，包括如下步骤：将清洗后的硬质硅片非刻蚀面涂覆导热硅油，使硬质硅片吸附在工作台上，通过深硅刻蚀工艺刻蚀硬质硅片到设计厚度，所述的深硅刻蚀工艺参数为，刻蚀气体流量为80-300sccm，保护气体的流量为10-30sccm，工艺总时间为45-90min，硅刻蚀速度为1-10μm/min，待刻蚀完成后，去除刻蚀硅片上的导热硅油后，获得柔性硅片。本发明提出的柔型硅片的制备方法易于实现自动化操作，工艺稳定，适合大规模量产，且制备得到的柔性硅片柔韧性很好，能够满足柔性半导体器件的工艺需求，具有很好的推广价值。，下面是一种基于深硅刻蚀的柔性硅片及其制备方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种基于深硅刻蚀的柔性硅片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将清洗后的硬质硅片非刻蚀面涂覆导热硅油，使硬质硅片吸附在工作台上，通过深硅刻蚀工艺刻蚀硬质硅片到设计厚度，所述的深硅刻蚀工艺参数为，刻蚀气体流量为80-300sccm，保护气体的流量为10-30sccm，工艺总时间为45-90min，硅刻蚀速度为1-10μm/min，待刻蚀完成后，去除刻蚀硅片上的导热硅油后，获得柔性硅片。
2.根据权利要求1所述的基于深硅刻蚀的柔性硅片的制备方法，其特征在于，所述的硬质硅片的清洗具体步骤为：硬质硅片依次用丙酮、无水乙醇、去离子水超声清洗5min后用氮气吹干。
3.根据权利要求1所述的基于深硅刻蚀的柔性硅片的制备方法，其特征在于，所述的深硅刻蚀工艺分3～6个循环完成，两个循环之间待机5～10min，深硅刻蚀工艺总时间为45-
90min。
4.根据权利要求1所述的基于深硅刻蚀的柔性硅片的制备方法，其特征在于，所述的刻蚀气体为SF6，所述的保护气体为C4F8或O2。
5.一种如权利要求1所述的基于深硅刻蚀的柔性硅片的制备方法制备得到的柔性硅片，其特征在于：所述的柔性硅片的厚度为15～40μm，所述的柔性硅片的整片弯曲角度大于
180°。
6.权利要求1所述的深硅刻蚀工艺在制备柔性硅片中的应用。

说明书全文

一种基于深硅 刻蚀的柔性 硅片及其制备方法

技术领域：

[0001] 本发明属于半导体器件技术领域，具体涉及一种基于深硅刻蚀的柔性硅片及其制备方法。背景技术：

[0002] 伴随着互联网、物联网技术、无线通信技术、嵌入式及传感器技术的高速发展，可穿戴式智能设备在医疗、工业、娱乐等多个领域表现出重要的研究价值和应用潜力，近年来呈现井喷式发展趋势。随着可穿戴设备的发展，其贴合人体特殊形状佩戴的要求使柔性化成为其技术应用的一个重要发展趋势。

[0003] 目前，大多微型半导体器件都是基于硬质硅片制备，器件本身不具备柔性，不能满足贴合人体舒适佩戴的需求。因此亟需开发一种适合的柔性硅片，从根源上解决柔性器件的柔性难题。发明内容：

[0004] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种基于深硅刻蚀的柔性硅片及其制备方法，该柔性硅片基于普通硅片，具有能与半导体器件工艺无缝链接的优势，同时其柔韧性适合于贴合人体佩戴，满足可穿戴器件以及其他特殊应用领域要求。

[0005] 本发明的目的在于提供一种基于深硅刻蚀的柔性硅片的制备方法，包括如下步骤：将清洗后的硬质硅片非刻蚀面涂覆导热硅油，使硬质硅片吸附在工作台上，通过深硅刻蚀工艺刻蚀硬质硅片到设计厚度，所述的深硅刻蚀工艺参数为，刻蚀气体流量为80-300sccm，保护气体的流量为10-30sccm，工艺总时间为45-90min，硅刻蚀速度为1-10μm/min，待刻蚀完成后，去除刻蚀硅片上的导热硅油后，获得柔性硅片。

[0006] 所述的硬质硅片为常规规格的晶体硅片。本发明采用干法刻蚀ICP刻蚀机、RIE刻蚀机等深硅刻蚀设备，将普通常规晶体硅片减薄至15～40μm，实现从硬质硅片到高柔韧性硅片的转变。

[0007] 去除刻蚀硅片上的导热硅油的具体步骤为将刻蚀完毕的刻蚀硅片连同工作台一同放置在无水乙醇中，超声5min，以去除刻蚀硅片上的导热硅油。

[0008] 优选地，所述的清洗后的硬质硅片的清洗具体步骤为：硬质硅片依次用丙酮、无水乙醇、去离子水超声清洗5min后用氮气吹干。

[0009] 优选地，所述的深硅刻蚀工艺分3～6个循环完成，两个循环之间待机5～10min，深硅刻蚀工艺总时间为45-90min。待机时间太短，得到的柔性硅片表面不光滑，待机时间太长的话，大大增加了制备柔性硅片的成本。

[0010] 优选地，所述的刻蚀气体为SF6，所述的保护气体为C4F8或O2。

[0011] 本发明还保护了根据上述制备方法制备得到的柔性硅片，所述的柔性硅片的厚度为15～40μm，所述的柔性硅片的整片弯曲角度大于180°。

[0012] 本发明还保护了上述深硅刻蚀工艺在制备柔性硅片中的应用，本发明将深硅刻蚀工艺用于制备柔性硅片，制备方法简单，易于实现，并且制备得到的柔性硅片柔韧性好，能够满足柔性半导体器件的工艺需求，具有很好的推广价值。

[0013] 本发明的有益效果是：本发明提出的柔型硅片的制备方法易于实现自动化操作，工艺稳定，适合大规模量产，且制备得到的柔性硅片柔韧性很好，能够满足柔性半导体器件的工艺需求，具有很好的推广价值。附图说明

[0014] 图1为本发明的基于深硅刻蚀的柔性硅片导热硅油未去除的结构示意图；

[0015] 附图标记说明：1、柔性硅片；2、导热硅油；3、硅片工作台。具体实施方式：

[0016] 以下实施例是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。

[0017] 除特别说明，本发明中提到的设备和材料均为市售。

[0018] 实施例1：

[0019] 一种基于深硅刻蚀的柔性硅片的制备方法，包括如下步骤：

[0020] S1、依次采用丙酮、无水乙醇、去离子水超声清洗厚度为100μm的4英寸硬质硅片1，然后用氮气吹干备用。

[0021] S2、将清洗后的硬质硅片非刻蚀面均匀旋凃厚度5-10μm的导热硅油2，然后粘贴单面抛光6英寸硅片工作台3的中心位置。

[0022] S3、放置S2得到的硬质硅片到NMC GSE-200ICP刻蚀机腔体中，工作腔压力为8m Torr，通入SF6气体，SF6气体流量为80sccm，保护气体O2流量为10sccm，上电极加载功率600瓦，下电极加载功率30瓦，分3个循环，每个循环刻蚀10min，每个循环之间待机5min用于硅片散热和系统自清洁，总工艺时间45min，获得厚度为15-20μm的柔性硅片。

[0023] S4、将刻蚀完毕的柔性硅片连同硅片工作台一同放置在无水乙醇中超声清洗5min后，再用去离子水继续超声清洗5min，镊子捞取得到的柔性硅片，氮气吹干备用。

[0024] 柔性硅片的整片弯曲角度大于180°。

[0025] 对比例1：

[0026] 与实施例1相同，不同之处在于：

[0027] S3、深硅刻蚀工艺分3个循环，每个循环之间待机2min用于硅片散热和系统自清洁，总工艺时间36min，获得厚度为15-20μm的柔性硅片。

[0028] 将实施例1得到的柔性硅片与对比例1得到的柔性硅片比较，实施例1的柔性硅片刻蚀面更加光滑和平整，对比例1得到的柔性硅片的整片弯曲角度大于180°时易脆断。

[0029] 实施例2：

[0030] 一种基于深硅刻蚀的柔性硅片的制备方法，包括如下步骤：

[0031] S1、采用丙酮、无水乙醇、去离子水超声清洗厚度为200μm的4英寸硬质硅片1，然后用氮气吹干备用。

[0032] S2、将清洗后的硬质硅片非刻蚀面均匀旋凃10-15μm的导热硅油2，然后粘贴到单面抛光6英寸硅片工作台3的中心位置。

[0033] S3、放置S2得到的硬质硅片到NMC GSE-200ICP刻蚀机腔体中，工作腔压力为8mTorr，通入SF6气体，SF6气体流量为90-150sccm，保护气体O2流量为10-20sccm，上电极加载功率600瓦，下电极加载功率30瓦，分5个循环，每个循环刻蚀10min，每个循环之间待机
5min用于硅片散热和系统自清洁，前3个循环SF6流量为150sccm，保护气体O2流量20sccm，后
2个循环SF6流量为90sccm，保护气体O2流量10sccm，总工艺时间75min，获得厚度为20-30μm的柔性硅片。

[0034] S4、将刻蚀完毕的柔性硅片连同硅片工作台一同放置在无水乙醇中超声清洗5min后，再用去离子水继续超声清洗5min，镊子捞取得到的柔性硅片，氮气吹干备用。

[0035] 柔性硅片的整片弯折角度大于等于180°。

[0036] 实施例3：

[0037] 一种基于深硅刻蚀的柔性硅片的制备方法，包括如下步骤：

[0038] S1、采用丙酮、无水乙醇、去离子水超声清洗厚度为400μm的4英寸硬质硅片1，然后用氮气吹干备用。

[0039] S2、将清洗后的硬质硅片非刻蚀面均匀旋凃15-20μm的导热硅油2，然后粘贴到单面抛光6英寸硅片工作台3的中心位置。

[0040] S3、放置S2得到的硬质硅片到RIE-801刻蚀机中，工作腔压力为10mTorr，通入SF6气体，SF6气体流量为90-300sccm，保护气体O2流量为10-30sccm，C4F8流量为10-30sccm，上电极加载功率600瓦，下电极加载功率30瓦，分6个循环，每个循环刻蚀10min，每个循环之间待机10min用于硅片散热和系统自清洁，第1-2个循环中SF6气体流量为300sccm，保护气体O2流量为30sccm，C4F8流量为30sccm，第3-5个循环SF6流量为150sccm，保护气体O2流量20sccm，第6循环SF6流量为90sccm，保护气体O2流量10sccm，总工艺时间为90min，获得厚度为30-40μm的柔性硅片。

[0041] S4、将刻蚀完毕的柔性硅片连同硅片工作台一同放置在无水乙醇中超声清洗5min后，再用去离子水继续超声清洗5min，镊子捞取得到的柔性硅片，氮气吹干备用。

[0042] 柔性硅片的整片弯曲角度大于等于180°。

[0043] 以上对本发明提供的基于深硅刻蚀的柔性硅片及其制备方法进行了详细的介绍，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的技术方案及其核心思想，应当指出，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

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