[发明专利]MEMS结构的牺牲层湿法腐蚀方法及MEMS结构

说明书

技术领域

本发明涉及微机电系统（MEMS）制造领域，并且更具体地涉及MEMS结构的牺牲层湿法腐蚀方法和用该方法得到的MEMS结构。

背景技术

MEMS（Micro-Electro-Mechanical Systems）微机电系统是指可批量制作的，集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。MEMS是随着半导体集成电路微细加工技术和超精密机械加工技术的发展而发展起来的。

在MEMS制造中，通常会用到表面牺牲层技术，即在形成微机械结构的空腔或可活动的微结构过程中，先在下层薄膜上用结构材料淀积所需的各种特殊结构件，再用化学刻蚀剂将此层薄膜腐蚀掉，但不损伤微结构件，然后得到上层薄膜结构（空腔或微结构件）。由于被去掉的下层薄膜只起分离层作用，故称其为牺牲层（sacrificial 1ayer）。常用的结构材料有多晶硅、单晶硅、氮化硅、氧化硅和金属等，常用牺牲层材料主要有氧化硅、多晶硅、光刻胶。利用牺牲层可制造出多种活动的微结构，如微型桥、悬臂梁及悬臂块等，此外常被用来制作敏感元件和执行元件，如谐振式微型压力传感器、谐振式微型陀螺、微型加速度计及微型马达、各种制动器等。

目前现有的牺牲层制作技术主要为湿法腐蚀和干法腐蚀，这两种技术对于牺牲层的腐蚀形貌均无法进行很好的控制，难以符合特定MEMS结构的要求。

发明内容

鉴于现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种微机电系统（MEMS）结构的牺牲层湿法方法。根据所述方法，在所述牺牲层表面施加增黏剂并且通过调整所述增黏剂的量来改变牺牲层与光刻胶之间的黏附性，进而以湿法腐蚀得到所需腐蚀形貌的牺牲层。

在本发明的一些实施例中，调整增黏剂的量包括对施加增黏剂的牺牲层材料表面的黏附性进行检测并且根据黏附性检测结果和所需的腐蚀形貌来调整增黏剂的量。

优选地，通过检测水滴在施加增黏剂的牺牲层材料表面的接触角来检测所述黏附性。

在本发明的一些实施例中，通过调整增黏剂的量使得检测到的接触角为大约65度以得到直线斜坡形的腐蚀形貌。

在本发明的一些实施例中，所述直线斜坡的角度大约为40度。

在本发明的一些实施例中，所述黏附剂为六甲基二硅氮甲烷，并且在所述牺牲层表面施加增黏剂包括将覆盖牺牲层材料的衬底置于烘箱中加热以及在达到一定温度之后向烘箱中通入六甲基二硅氮甲烷蒸气。

优选地，通过控制通入六甲基二硅氮甲烷蒸气的时间来调整增黏剂的量。

在本发明的一些实施例中，采用HF:NH4F=1:7的成分混合的缓冲蚀刻液BOE(7:1)。

优选地，在所述缓冲蚀刻液BOE(7:1)中腐蚀的时间为30分钟。

在本发明的一些实施例中，所述牺牲层为二氧化硅，并且所述二氧化硅覆盖在硅片衬底上。

在本发明的一些实施例中，所述牺牲层的厚度大约为6 μm，并且通过化学气相沉积覆盖在硅片衬底上。

本发明还提供过了一种微机电系统（MEMS）结构，所述结构包括根据前述任意一种方法所制作的牺牲层。

本发明所提供的方法通过在进行湿法腐蚀之前调节MEMS牺牲层表面与光刻胶的黏附性来改变用湿法腐蚀工艺所形成的腐蚀形貌。采用本发明所提供的方法，可以灵活地控制通过湿法腐蚀制作MEMS牺牲层时所得到的腐蚀形貌，尤其是得到直线斜坡形的腐蚀形貌，从而使MEMS结构中的后续层有良好的覆盖性。该方法具有操作简单、低成本及效率高等优点。

附图说明

以下将结合附图和实施例，对本发明的技术方案作进一步的详细描述。

图1是根据本发明的一个实施例的MEMS结构的牺牲层湿法腐蚀方法的流程图。

图2是通过本发明所提供的方法得到的MEMS结构的牺牲层的示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点更加明显易懂，以下结合附图和具体实施例进一步详细描述本发明。需要说明的是，附图中的各结构只是示意性的而不是限定性的，以使本领域普通技术人员能够最佳地理解本发明的原理，其不一定按比例绘制。

图1是根据本发明的一个实施例的MEMS结构的牺牲层湿法腐蚀方法的流程图。在该实施例中，牺牲层为二氧化硅层，其覆盖在硅片衬底上。本领域的技术人员应理解的是，该实施例仅是示意性的，本发明所提供的湿法腐蚀方法还可以适用于其他类似的材料和结构。