專利名稱：基于襯底硅作固支的微機械懸臂梁陣列的制作方法
技術領域：
本發明涉及微電子技術中的微機械(MEMS)制造技術領域，尤其涉 及一種基于襯底硅作固支的微機械懸臂梁陣列的制作方法。
背景技術：
在MEMS制造技術中，硅基表面微機械加工技術是一個重要組成部 分，避免了縱向的體硅深加工，與集成電路工藝有更好的兼容性，有利于 結構性器件和處理電路的集成。
在硅基表面微機械加工過程中，要運用到"犧牲層"技術來制造懸空 的梁、膜或空腔結構，即通過犧牲層沉積、刻蝕、淀積固支柱和結構層薄 膜的步驟來完成。
眾所周之，該方法包括多步工藝，繁瑣耗時，不適應大規模生產的要求。
發明內容
(一) 要解決的技術問題
有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種基于襯底硅作固支的微機 械懸臂梁陣列的制作方法，以簡化制作工藝，適應大規模生產的要求。
(二) 技術方案
為達到上述目的，本發明提供了一種基于襯底硅作固支的微機械懸臂 梁陣列的制作方法，該方法包括.-
在<100>硅襯底上雙面淀積SiNx薄膜；
表面光刻，刻蝕SiNx薄膜，形成腐蝕窗口，去膠；
腐蝕硅襯底，形成中心帶襯底硅固支柱的正方形懸臂梁陣列； 正面光刻，刻蝕SiNx薄膜，去膠，形成單點固支、對稱型、高長寬比的長方形懸臂梁陣列，或者形成固支在一端的長方形懸臂梁陣列。
上述方案中，所述在〈10O硅基片上雙面淀積SiNx薄膜的步驟中，采
用LPCVD方法進行淀積。
上述方案中，所述表面光刻步驟中，采用SF6氣體、以60至70sccm 的流量和60至70w的功率各向同性刻蝕SiNx薄膜到硅襯底為止，形成腐
蝕窗口。
上述方案中，所述腐蝕硅襯底步驟中，采用配比為9至10毫升40% 的HF溶液、72至75毫升67%的HN03溶液和38至40毫升99%的HC2H3()2 溶液，在室溫12至15。C條件下采用各向同性腐蝕法腐蝕硅，形成硅楔形 支撐柱。
上述方案中，所述正面光刻步驟中，采用SF6氣體、以60至70sccm 的流量和60至70w的功率各向同性刻蝕SiNx薄膜到硅襯底為止，形成單 點固支、對稱型、高長寬比的長方形懸臂梁陣列，或者形成固支在一端的 長方形懸臂梁陣列。
(三)有益效果
從上述技術方案可以看出，本發明提供了的這種基于襯底硅作固支的 微機械懸臂梁陣列的制作方法，利用硅襯底在腐蝕液中的各向同性腐蝕出 硅固支柱，該硅固支柱的制作避免了犧牲層工藝，包括犧牲層沉積、刻蝕、 淀積固支柱的步驟，而直接利用硅襯底在腐蝕液中各向同性腐蝕出硅固支 柱，其固支柱的形成與通過在犧牲層中刻蝕、淀積出的固支柱相比，與襯 底有更牢固的連接，故有更強的抗沖擊能力；同時，該方法形成的懸臂梁 薄膜在固支柱形成之前首先沉積形成，與在犧牲層上形成的懸臂梁薄膜相 比，避免了在犧牲層刻蝕孔中填充的工藝步驟，故更平坦、均勻，簡化了 制作工藝，能夠適應大規模生產的要求。
另外，該方法成本低廉，生產效率高，工藝穩定，具有很強的實用價 值；且該方法可以獲得防止粘連的犧牲層，適合用于大規模生產。
下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明圖1是本發明提供的制作基于襯底硅作固支的微機械懸臂梁陣列的方 法流程圖2至圖5是依照本發明實施例制作基于襯底硅作固支的微機械懸臂 梁陣列的工藝流程其中，圖3a、 4a和5a為剖面圖，圖3b、 4b和5b為俯視圖。
具體實施例方式
為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實 施例，并參照附圖，對本發明進一步詳細說明。
如圖1所示，圖1是本發明提供的制作基于襯底硅作固支的微機械懸
臂梁陣列的方法流程圖，該方法包括
步驟101:在〈10O硅襯底上雙面淀積SiNx薄膜；在本步驟中，采用
LPCVD方法進行淀積。
步驟102:表面光刻，刻蝕SiNx薄膜，形成腐蝕窗口，去膠；在本步
驟中，采用SF6氣體、以60至70sccm的流量和60至70w的功率各向同 性刻蝕SiNx薄膜到硅襯底為止，形成腐蝕窗口。
步驟103:腐蝕硅襯底，形成中心帶襯底硅固支柱的正方形懸臂梁陣 列；在本步驟中，采用配比為9至10毫升40%的HF溶液、72至75毫 升67%的HN03溶液和38至40毫升99%的11(:必302溶液，在室溫12至 15°C條件下采用各向同性腐蝕法腐蝕硅，形成硅楔形支撐柱。
步驟104:正面光刻，刻蝕SiNx薄膜，去膠，形成單點固支、對稱型、 高長寬比的長方形懸臂梁陣列，或者形成固支在一端的長方形懸臂梁陣 列；在本步驟中，采用SF6氣體、以60至70sccm的流量和60至70w的 功率各向同性刻蝕SiNx薄膜到硅襯底為止，形成單點固支、對稱型、高 長寬比的長方形懸臂梁陣列，或者形成固支在一端的長方形懸臂梁陣列。
基于圖1所示的制作基于襯底硅作固支的微機械懸臂梁陣列的方法流 程圖，圖2至圖5示出了依照本發明實施例制作基于襯底硅作固支的微機 械懸臂梁陣列的工藝流程圖，具體包括以下步驟
如圖2所示，在<100〉硅基片101上LPCVD SiNx薄膜102，厚度為0.1至0.2pm;各向同性刻蝕0.1至0.2|am深的SiNx薄膜102腐蝕窗口 ； 如圖3所示，采用配比為9至10ml 40%的HF溶液、72至75ml 67%
的HN03溶液和38至40ml 99%的1^2: 302溶液，在室溫(12至15°C)
條件下腐蝕硅2至3)am，形成硅固支柱103和正方形懸臂梁104;
如圖4所示，用SF6氣體、以60至70sccm的流量和60至70w的功
率各向同性刻蝕SiNx薄膜，形成單點固支、對稱型、高長寬比的長方形
懸臂梁陣列105;
如圖5所示，用SF6氣體、以60至70sccm的流量和60至70w的功 率各向同性刻蝕SiNx薄膜，形成固支在一端的長方形懸臂梁陣列106。
以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行 了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而 已，并不用于限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修 改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1、一種基于襯底硅作固支的微機械懸臂梁陣列的制作方法，其特征在于，該方法包括在<100>硅襯底上雙面淀積SiNx薄膜；表面光刻，刻蝕SiNx薄膜，形成腐蝕窗口，去膠；腐蝕硅襯底，形成中心帶襯底硅固支柱的正方形懸臂梁陣列；正面光刻，刻蝕SiNx薄膜，去膠，形成單點固支、對稱型、高長寬比的長方形懸臂梁陣列，或者形成固支在一端的長方形懸臂梁陣列。
2、 根據權利要求1所述的基于襯底硅作固支的微機械懸臂梁陣列的 制作方法，其特征在于，所述在〈00〉硅基片上雙面淀積SiNx薄膜的步驟 中，采用LPCVD方法進行淀積。
3、 根據權利要求1所述的基于襯底硅作固支的微機械懸臂梁陣列的 制作方法，其特征在于，所述表面光刻步驟中，采用SF6氣體、以60至 70sccm的流量和60至70w的功率各向同性刻蝕SiNx薄膜到硅襯底為止， 形成腐蝕窗口。
4、 根據權利要求1所述的基于襯底硅作固支的微機械懸臂梁陣列的 制作方法，其特征在于，所述腐蝕硅襯底步驟中，采用配比為9至10毫 升40%的HF溶液、72至75毫升67%的HN03溶液和38至40毫升99% 的HC2H302溶液，在室溫12至15°C條件下采用各向同性腐蝕法腐蝕硅， 形成硅楔形支撐柱。
5、 根據權利要求1所述的基于襯底硅作固支的微機械懸臂梁陣列的 制作方法，其特征在于，所述正面光刻步驟中，采用SF6氣體、以60至 70sccm的流量和60至70w的功率各向同性刻蝕SiNx薄膜到硅襯底為止， 形成單點固支、對稱型、高長寬比的長方形懸臂梁陣列，或者形成固支在 一端的長方形懸臂梁陣列。
全文摘要
本發明公開了一種基于襯底硅作固支的微機械懸臂梁陣列的制作方法，該方法包括在<100>硅襯底上雙面淀積SiN<sub>x</sub>薄膜；表面光刻，刻蝕SiN<sub>x</sub>薄膜，形成腐蝕窗口，去膠；腐蝕硅襯底，形成中心帶襯底硅固支柱的正方形懸臂梁陣列；正面光刻，刻蝕SiN<sub>x</sub>薄膜，去膠，形成單點固支、對稱型、高長寬比的長方形懸臂梁陣列，或者形成固支在一端的長方形懸臂梁陣列。利用本發明，簡化了制作工藝，能夠適應大規模生產的要求。
文檔編號B81C1/00GK101439842SQ20071017779
公開日2009年5月27日 申請日期2007年11月21日 優先權日2007年11月21日
發明者葉甜春, 景玉鵬, 毅 歐, 石莎莉, 陳大鵬 申請人:中國科學院微電子研究所