粘附是指以刻蚀法去除牺牲层时,微细的结构体附着于底板和其他结构体的现象。
在MEMS中,刻蚀去除牺牲层后,常会发生结构体附着的粘附现象。尤其是在湿法刻蚀中,水汽蒸发时表面张力引起弯月面(Meniscus)力作用,进而导致粘附,曾是一个很严重的问题(图1)。但采用基
放粘附处理于二氟化氙(XeF2)和氟化氢(HF)气体的干法刻蚀可解决该问题。
湿法蚀刻中可避免发生粘附现象的方法之一,是利用表面张力小的液体进行干燥。例如,使用表面张力为水的1/10左右的氟(Fluorinate)液体。但光凭这些还不够,还要采用升华的方法(冷冻干燥)。
例如,将萘(Naphthalene)溶化后使之凝固并静置。这样,萘会渐渐升华,所以不会发生粘附即可干燥。最好的方法是在称为超临界干燥的液态二氧化碳中干燥。液态二氧化碳在7.38MPa压力、温度超过31℃时处于超临界状态。超临界状态,是指分子形成簇状零乱漂浮着的状态。由于表面张力不起作用,干燥时MEMS的微细结构不会发生粘附现象。
此外,即使在干燥阶段不粘附,但如果表面含有羟基,会逐渐被水浸润并经另一侧的水发生粘附。即便是采用干法蚀刻制作的MEMS也会发生这种粘附现象。
为防止该现象,关键是要采用表面不形成羟基的防水处理。最近,名为SAM(Self-assembled Monolayer)的具有防水处理功能的干法蚀刻装置已经上市。
防止发生粘附的最好方法,是从结构上防止粘附——将其制成突起状。