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

背景技術：

1、當前，在mems技術領域常用的sio2刻蝕技術有濕法刻蝕、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；干法刻蝕主要有反應離子(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相互作用，產生等離子體實現對玻璃底面的刻蝕。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構通常在刻蝕完后需要再次密封，這些復雜的流程會提高整體工藝的難度，影響最終結果。

技術實現思路

1、本發(fā)明的目的是為了解決傳統(tǒng)mems技術對薄層硅下的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的種子層結構及其制備方法。該種子層結構可以自定義形狀，并且不需要刻蝕通孔即可完成的sio2刻蝕。

2、本發(fā)明是通過如下技術方案實現的：

3、一種用于hf穿透薄層硅刻蝕sio2的種子層結構，包括由上而下依次設置的上層金屬層、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并且形狀也一致。

4、作為優(yōu)選的技術方案，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的種子層結構的制備方法，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，利用光刻技術將掩膜版圖形轉移到光刻膠上，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)明種子層結構實現了對薄層硅下的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實際要求進行自定義刻蝕，這樣極大地提高了產品的性能可靠度和測試精準度。

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

技術特征：

1.一種用于hf穿透薄層硅刻蝕sio2的種子層結構，其特征在于：包括由上而下依次設置的上層金屬層、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并且形狀也一致。

2.根據權利要求1所述的用于hf穿透薄層硅刻蝕sio2的種子層結構，其特征在于：上層金屬層為金層，下層金屬層為鉻層。

3.根據權利要求2所述的用于hf穿透薄層硅刻蝕sio2的種子層結構，其特征在于：金層的厚度為100-500nm，鉻層的厚度為10-100nm。

4.根據權利要求3所述的用于hf穿透薄層硅刻蝕sio2的種子層結構，其特征在于：金層的厚度為300nm，鉻層的厚度為30nm。

5.根據權利要求4所述的用于hf穿透薄層硅刻蝕sio2的種子層結構，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.如權利要求5所述的用于hf穿透薄層硅刻蝕sio2的種子層結構的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

7.根據權利要求6所述的用于hf穿透薄層硅刻蝕sio2的種子層結構的制備方法，其特征在于：硼離子摻雜時，摻雜溫度為400℃，摻雜時間為30min。

8.根據權利要求6所述的用于hf穿透薄層硅刻蝕sio2的種子層結構的制備方法，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。

技術總結
本發(fā)明為一種用于HF穿透薄層硅刻蝕SiO<subgt;2</subgt;的種子層結構及其制備方法，屬于MEMS技術領域。所述種子層結構包括由上而下依次設置的上層金屬層、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)明種子層結構實現了對薄層硅下的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實際要求進行自定義刻蝕，極大地提高了產品的性能可靠度和測試精準度。

技術研發(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
受保護的技術使用者：中北大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/10/10