本發(fā)明屬于mems，特別涉及一種sio2刻蝕技術(shù)，具體是一種用于hf穿透薄層硅刻蝕sio2的種子層結(jié)構(gòu)及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、當(dāng)前，在mems技術(shù)領(lǐng)域常用的sio2刻蝕技術(shù)有濕法刻蝕、干法刻蝕、激光刻蝕等。濕法刻蝕主要利用含hf的液體對sio2成份進行腐蝕反應(yīng)；干法刻蝕主要有反應(yīng)離子(rie)法，離子束刻蝕(ibe)、hf氣體刻蝕；激光刻蝕主要是利用激光透過石英玻璃與靶物質(zhì)相互作用，產(chǎn)生等離子體實現(xiàn)對玻璃底面的刻蝕。上述各方法中，hf氣體刻蝕為一種各向同性的玻璃刻蝕工藝，腐蝕向各速度相等，界面光滑。

2、在傳統(tǒng)mems技術(shù)下，對薄層硅下的sio2進行刻蝕時通常需要通孔將sio2暴露在刻蝕劑下，這樣通常會破壞薄層硅的完整性，對于一些需要密閉腔室的結(jié)構(gòu)通常在刻蝕完后需要再次密封，這些復(fù)雜的流程會提高整體工藝的難度，影響最終結(jié)果。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為了解決傳統(tǒng)mems技術(shù)對薄層硅下的sio2進行刻蝕時需要刻蝕通孔的問題，而提供一種用于hf穿透薄層硅刻蝕sio2的種子層結(jié)構(gòu)及其制備方法。該種子層結(jié)構(gòu)可以自定義形狀，并且不需要刻蝕通孔即可完成的sio2刻蝕。

2、本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

3、一種用于hf穿透薄層硅刻蝕sio2的種子層結(jié)構(gòu)，包括由上而下依次設(shè)置的上層金屬層、下層金屬層、薄層硅和sio2層；其中，上層金屬層和下層金屬層為通過mems刻蝕工藝形成的自定義圖形金屬層，二者的形狀一致，并且經(jīng)過高溫退火工藝處理；薄層硅通過mems擴散工藝進行了離子摻雜處理；sio2層上通過hf干法刻蝕技術(shù)形成有刻蝕腔體，刻蝕腔體的位置與上層金屬層及下層金屬層的位置上下對應(yīng)并且形狀也一致。

4、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，上層金屬層為金層，下層金屬層為鉻層。

5、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，金層的厚度為100-500nm，鉻層的厚度為10-100nm。

6、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，金層的厚度為300nm，鉻層的厚度為30nm。

7、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，薄層硅通過mems擴散工藝進行了硼離子摻雜處理。

8、進一步的，上述用于hf穿透薄層硅刻蝕sio2的種子層結(jié)構(gòu)的制備方法，包括如下步驟：

9、1）取上層為薄層硅、下層為sio2層的器件備用。

10、2）通過mems擴散工藝對器件的薄層硅進行硼離子摻雜。

11、3）通過mems鍍膜工藝在薄層硅上表面進行磁控濺射以形成下層為鉻層、上層為金層的金屬層。

12、4）在金屬層上璇涂一層光刻膠，利用光刻技術(shù)將掩膜版圖形轉(zhuǎn)移到光刻膠上，以光刻膠圖形做掩膜，采用mems刻蝕工藝對金屬層的無掩膜區(qū)域進行刻蝕，形成自定義圖形金屬層。

13、5）對自定義圖形金屬層進行高溫退火工藝處理。

14、6）通過hf干法刻蝕技術(shù)透過自定義圖形金屬層及薄層硅對sio2層進行干法刻蝕，最終在sio2層上形成刻蝕腔體。

15、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，上述制備方法中，硼離子摻雜時，摻雜溫度為400℃，摻雜時間為30min。

16、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，上述制備方法中，高溫退火時，高溫退火溫度為400℃，高溫退火時間為30min。

17、本發(fā)明種子層結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了對薄層硅下的sio2進行刻蝕時不需要刻蝕通孔的目的，其直接透過薄層硅即可對sio2進行刻蝕，這樣保證了薄層硅的完整性和刻蝕腔體的密封性，并且刻蝕腔體的形狀刻根據(jù)實際要求進行自定義刻蝕，這樣極大地提高了產(chǎn)品的性能可靠度和測試精準度。

18、本發(fā)明種子層結(jié)構(gòu)及其制備方法科學(xué)合理，工藝流程簡單，易于操作，制造過程具有出色的一致性，可以實現(xiàn)高度集成，同時成本相對較低且容易批量生產(chǎn)，本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)而言更具吸引力，具有廣闊且良好的應(yīng)用前景。

技術(shù)特征：

1.一種用于hf穿透薄層硅刻蝕sio2的種子層結(jié)構(gòu)，其特征在于：包括由上而下依次設(shè)置的上層金屬層、下層金屬層、薄層硅和sio2層；其中，上層金屬層和下層金屬層為通過mems刻蝕工藝形成的自定義圖形金屬層，二者的形狀一致，并且經(jīng)過高溫退火工藝處理；薄層硅通過mems擴散工藝進行了離子摻雜處理；sio2層上通過hf干法刻蝕技術(shù)形成有刻蝕腔體，刻蝕腔體的位置與上層金屬層及下層金屬層的位置上下對應(yīng)并且形狀也一致。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于hf穿透薄層硅刻蝕sio2的種子層結(jié)構(gòu)，其特征在于：上層金屬層為金層，下層金屬層為鉻層。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于hf穿透薄層硅刻蝕sio2的種子層結(jié)構(gòu)，其特征在于：金層的厚度為100-500nm，鉻層的厚度為10-100nm。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于hf穿透薄層硅刻蝕sio2的種子層結(jié)構(gòu)，其特征在于：金層的厚度為300nm，鉻層的厚度為30nm。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于hf穿透薄層硅刻蝕sio2的種子層結(jié)構(gòu)，其特征在于：薄層硅通過mems擴散工藝進行了硼離子摻雜處理。

6.如權(quán)利要求5所述的用于hf穿透薄層硅刻蝕sio2的種子層結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于hf穿透薄層硅刻蝕sio2的種子層結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于：硼離子摻雜時，摻雜溫度為400℃，摻雜時間為30min。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于hf穿透薄層硅刻蝕sio2的種子層結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于：高溫退火時，高溫退火溫度為400℃，高溫退火時間為30min。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明為一種用于HF穿透薄層硅刻蝕SiO<subgt;2</subgt;的種子層結(jié)構(gòu)及其制備方法，屬于MEMS技術(shù)領(lǐng)域。所述種子層結(jié)構(gòu)包括由上而下依次設(shè)置的上層金屬層、下層金屬層、薄層硅和SiO<subgt;2</subgt;層；制備時，先對薄層硅進行硼離子摻雜，再在薄層硅上磁控濺射以形成上、下層金屬層，再利用光刻技術(shù)形成自定義圖形金屬層，再對自定義圖形金屬層進行高溫退火處理，最后通過HF干法刻蝕技術(shù)透過自定義圖形金屬層及薄層硅對SiO<subgt;2</subgt;層進行干法刻蝕，最終在SiO<subgt;2</subgt;層上形成刻蝕腔體。本發(fā)明種子層結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了對薄層硅下的SiO<subgt;2</subgt;進行刻蝕時不需要刻蝕通孔的目的，并且刻蝕腔體的形狀刻根據(jù)實際要求進行自定義刻蝕，極大地提高了產(chǎn)品的性能可靠度和測試精準度。

技術(shù)研發(fā)人員：王任鑫,李照東,張文棟,張國軍,何常德,賈利成,楊玉華,崔建功
受保護的技術(shù)使用者：中北大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10