專利名稱：激光刻蝕硅脈象傳感器懸臂梁的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采用激光刻蝕硅脈象傳感器懸臂梁的方法，尤其是該方法為激光加工技 術(shù)與微電子機械加工系統(tǒng)(MEMS)相結(jié)合刻蝕硅懸臂梁的方法。
背景技術(shù)：
目前，《Sensors and Actuators》和《半導(dǎo)體學(xué)報》等雜志中一些報道給出公知的釋放 硅懸臂梁的方法是釆用濕法或干法腐蝕，對硅杯進行各向異性腐蝕或各向同性腐蝕。國內(nèi)外 研究機構(gòu)在MEMS工藝中，經(jīng)常采用的是KOH、聯(lián)氨和水腐蝕液、TMAH腐蝕液和EPW等濕法腐蝕 液。但是，由于快腐蝕面的削蝕作用，會在凸角處出現(xiàn)削角現(xiàn)象。例如，(100)硅片在EPW腐
蝕液中進行各向異性腐蝕釋放硅微懸臂梁時，因在硅片aii)側(cè)面相交的凸角處出現(xiàn)一些腐蝕
速率較高的晶面，使硅懸臂梁凸角掩膜下的硅受到側(cè)向腐蝕，出現(xiàn)十分嚴重的硅懸臂梁凸角削 角現(xiàn)象，梁的有效面積減小，無法得到完整的硅懸臂梁結(jié)構(gòu)，嚴重影響硅懸臂梁的質(zhì)量和性 能。國內(nèi)外研究機構(gòu)目前的主要研究目標限于在硅懸臂梁結(jié)構(gòu)的凸角上附加方形、矩形、三 角形、〈U0〉條形、〈100〉條形等不同的掩膜圖形，實現(xiàn)對削角的補償，獲得盡量完整的凸角 結(jié)構(gòu)，但各種補償方法都存在不足和局限性，無法得到結(jié)構(gòu)精準、質(zhì)量好的硅懸臂梁。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有的釋放硅懸臂梁方法存在凸角削角現(xiàn)象，無法得到完整的懸臂梁結(jié)構(gòu)的不 足，本發(fā)明提供一種采用激光加工技術(shù)精準釋放硅懸臂梁的方法，該方法不僅能釋放出無削 角現(xiàn)象的硅懸臂梁，而且也為其他微結(jié)構(gòu)的制備提供了高質(zhì)量的激光刻蝕方法。
本發(fā)明的制造方法所采用的工藝方案是在硅片上，采用MEMS技術(shù)在硅微懸臂梁的根部 制作由四個P溝道增強型場效應(yīng)管(P-MOSFETs)組成的惠斯通電橋，將硅片的背面硅襯底利用 感應(yīng)耦合等離子體(ICP)刻蝕技術(shù)或硅各向異性腐蝕技術(shù)加工成硅杯結(jié)構(gòu)，再利用激光加工 技術(shù)，刻蝕出硅懸臂梁。
本發(fā)明的有益效果是，可以克服了傳統(tǒng)釋放硅懸臂梁方法中出現(xiàn)的削角問題，制造的懸 臂梁圖形呈規(guī)則矩形，而且采用該方法刻蝕的硅懸臂梁表面平整度好，垂直度高，尺寸精準， 刻蝕速率高，具有不需要光刻顯影就能進行圖形加工的優(yōu)越性，也為制備微懸臂梁和其它微 結(jié)構(gòu)提供了一種新方法。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一歩說明。 圖l是本發(fā)明的工藝原理圖。
圖2是本發(fā)明的第一個實施例制造的硅微懸臂梁結(jié)構(gòu)脈象傳感器圖。 圖3是圖2的俯視圖。
圖4是以圖1中硅微懸臂梁根部的一個P-M0SFET為例，給出硅微懸臂梁結(jié)構(gòu)脈象傳感器剖 面圖。
圖5是圖2中四個P-MOSFET s組成的惠斯通電橋。
圖6是以圖2中硅微懸臂梁根部的一個P-MOSFET為例，給出工藝流程剖面圖。 圖7是激光刻蝕懸臂梁系統(tǒng)圖。
在圖2中，l.由四個P溝道增強型場效應(yīng)管(P-MOSFETs)構(gòu)成的惠斯通電橋，2.硅懸臂梁， 3.硅材料，4.Si02材料。
在圖7中，5.計算機和控制系統(tǒng)，6.激光系統(tǒng)，7.激光束，8.玻璃基底，9.載物工作臺。
具體實施例方式
在圖2所示的實施例中，選用的材料是雙面拋光的電阻率為100Q'cm的N型(IOO)晶向硅 片3，采用IC常規(guī)硅片淸洗工藝對選用的硅片進行清洗后，放進高溫氧化爐進行雙面氧化， 形成具有一定厚度的二氧化硅層4，對硅片上表面進行一次光刻，光刻出P摻雜區(qū)窗口，采 用離子注入技術(shù)形成P—摻雜區(qū)，采用干氧-濕氧-T氧的方法進行二次氧化，并淀積多晶硅，形成MOS場效應(yīng)管的柵極，然后二次光刻，刻出襯底窗口，利用離子注入工藝形成N+區(qū)，再 進行三次氧化和三次光刻形成源漏窗口，并采用離子注入工藝形成源漏P+區(qū)，接著進行四次 氧化，四次光刻，刻出引線孔區(qū)域，蒸鍍鋁電極，再反刻鋁，形成由四個P-MOSFETs構(gòu)成的 惠斯通電橋1，然后將制備好的硅片放進高溫爐中加溫到41(TC十分鐘進行合金化，以確保鋁、 硅之間形成歐姆接觸。然后，利用ICP刻蝕技術(shù)對光刻好的硅片進行等離子體刻蝕或各向異 性腐蝕，在硅片的背面光刻出硅杯窗口。最后，利用激光雕刻機刻蝕出硅懸臂梁2。激光系 統(tǒng)6由計算機5自動控制，硅杯和玻璃基底8—起固定在載物工作臺9上，在硅杯上找好基 準點坐標,在計算機的打標操作系統(tǒng)中，結(jié)合硅杯和預(yù)期的硅懸臂梁的結(jié)構(gòu)，設(shè)計激光刻蝕的 形狀和尺寸，設(shè)定激光功率和打標次數(shù)等參數(shù)，利用激光束7刻蝕出硅懸臂梁2。
權(quán)利要求
1.一種采用激光釋放硅懸臂梁的工藝方法，其特征是在硅片上，采用MEMS技術(shù)在硅微懸臂梁的根部制作由四個P溝道增強型場效應(yīng)管(P-MOSFETs)組成的惠斯通電橋，將硅片的背面硅襯底利用感應(yīng)耦合等離子體(ICP)刻蝕技術(shù)或各向異性腐蝕技術(shù)加工成硅杯結(jié)構(gòu)，再利用激光加工技術(shù)，刻蝕出硅懸臂梁。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝方法，將硅片的背面硅襯底利用MEMS技術(shù)加工成硅杯結(jié)構(gòu)， 既可以采用干法刻蝕，也可以采用濕法深槽腐蝕，所刻蝕的圖形可以是多種計算機能夠設(shè) 計的圖形。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種采用激光釋放硅懸臂梁的方法，尤其是該方法為激光加工技術(shù)與微電子機械加工系統(tǒng)(MEMS)相結(jié)合刻蝕硅懸臂梁的方法。本發(fā)明提供一種采用激光精準釋放硅懸臂梁的方法，該方法不僅能釋放出無削角的硅懸臂梁，而且為其他微結(jié)構(gòu)的制備提供高質(zhì)量的激光刻蝕方法。本發(fā)明的制造方法所采用的工藝方案是在硅片上，采用MEMS技術(shù)在硅微懸臂梁的根部制作由四個P溝道增強型場效應(yīng)管(P-MOSFETs)組成的惠斯通電橋，將硅片的背面硅襯底利用感應(yīng)耦合等離子體(ICP)刻蝕技術(shù)加工成硅杯結(jié)構(gòu)，并用激光刻蝕出硅懸臂梁。本發(fā)明的有益效果是，克服了傳統(tǒng)釋放硅懸臂梁方法的削角問題，無需光刻顯影，刻蝕速率高。
文檔編號B81C1/00GK101602480SQ20081006469
公開日2009年12月16日 申請日期2008年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月11日
發(fā)明者溫殿忠, 璐 王 申請人:黑龍江大學(xué);溫殿忠;王 璐