[发明专利]一种具有交错梳齿的静电驱动结构的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种静电驱动结构的制备方法，具体来说，涉及一种具有交错梳齿的静电驱动结构的制备方法。

背景技术

可调光衰减器(VOA)是光网络中的一种重要的光纤无源器件,是组成光放大器的关键部件,在光纤通信系统中起到功率平衡的关键作用。MEMS可调光衰减器性能可靠,结构紧凑,造价低廉,易于批量生产,具有广泛的发展前景。目前的MEMS光衰减器主要有微镜结构，通过静电驱动实现微镜的上下偏转。驱动结构有平板型和梳齿型，平板型难以实现线性控制，梳齿则需要上下交叠，因此加工通常采用硅片正反面加工实现，工艺复杂。

发明内容

技术问题：本发明所要解决的技术问题是：提供一种具有交错梳齿的静电驱动结构的制备方法，该制备方法仅在硅片正面加工,且固定梳齿和活动梳齿一次光刻刻蚀成型,工艺简单易操作，可靠性高，且加工精度高。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种具有交错梳齿的静电驱动结构的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：

步骤10）选取硅片：选取（100）晶向高掺杂衬底和硅膜的SOI硅片作为起始硅片；SOI硅片从下向上依次为衬底、绝缘层和硅膜；

步骤20）采用热氧化方法在SOI硅片顶面生长一层氧化绝缘层，然后采用旋涂工艺，在氧化绝缘层顶面覆盖一层光刻胶层，接着采用光刻工艺，在光刻胶层上刻蚀孔，当刻蚀到氧化绝缘层顶面时，用氢氟酸溶液腐蚀掉氧化绝缘层，在硅膜上继续刻蚀孔，当刻蚀到绝缘层顶面时，用氢氟酸溶液腐蚀掉绝缘层，从而形成第一孔，该第一孔贯穿光刻胶层、氧化绝缘层、硅膜和绝缘层；随后采用八氟化四碳气体干法刻蚀工艺，在第一孔的侧壁和底面上淀积保护层，并用离子轰击去掉位于第一孔底面上的保护层；

步骤30）采用干法感应耦合等离子体工艺，沿着第一孔继续向下刻蚀孔，在衬底中形成第二孔；

步骤40）采用各向同性等离子干法刻蚀工艺，刻蚀位于第一孔下方的衬底，使第二孔的孔径大于第一孔的孔径；

步骤50）采用氢氟酸溶液，腐蚀掉位于硅膜上方的氧化绝缘层和位于第一孔侧壁的保护层，然后采用外延工艺，对整个表面进行硅外延生长，填充第一孔，使第二孔封闭；

步骤60）采用感应耦合等离子体工艺，利用光刻板，对硅膜进行梳齿光刻，一直刻到衬底的空腔的底部，形成活动梳齿、固定梳齿、活动电极区、支杆和扭转杆，支杆通过扭转杆与活动电极区固定连接，活动梳齿固定连接在支杆的侧面，活动梳齿与固定梳齿交错布置。

有益效果：与现有技术相比，本发明的制备方法简单易操作，可靠性高，且加工精度高。本发明的制备方法采用半导体工艺，结合深硅刻蚀加工实现，工艺可靠性高。该制备方法采用SOI晶圆单面加工实现，不需要通过背面加工和硅硅键合，可有效保证加工成品率，适合批量化产品的推广应用。该制备方法仅在硅片上表面加工，且固定梳齿和活动梳齿不需要套刻对准，结构稳定性好。整个工艺简单，可靠性高。

附图说明

图1是本发明制备方法中步骤20）完成后的结构示意图。

图2是本发明制备方法中步骤30）完成后的结构示意图。

图3是本发明制备方法中步骤40）完成后的结构示意图。

图4是本发明制备方法中步骤50）完成后的结构示意图。

图5是本发明制备方法中步骤60）完成后的结构示意图。

图中有：衬底1、绝缘层2、硅膜3、活动梳齿4、固定梳齿5、光刻胶层6、氧化绝缘层7、第一孔8、第二孔9、保护层10、活动电极区11。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的技术方案作进一步详细的说明。

如图1至图5所示，本发明具有交错梳齿的静电驱动结构的制备方法，包括以下步骤：

步骤10）选取硅片：选取（100）晶向高掺杂衬底1和硅膜3的SOI硅片作为起始硅片。SOI硅片从下向上依次为衬底1、绝缘层2和硅膜3。

步骤20）如图1所示，采用热氧化方法在SOI硅片顶面生长一层氧化绝缘层7，然后采用旋涂工艺，在氧化绝缘层7顶面覆盖一层光刻胶层6，接着采用光刻工艺，在光刻胶层6上刻蚀孔，当刻蚀到氧化绝缘层7顶面时，用氢氟酸溶液腐蚀掉氧化绝缘层7，在硅膜3上继续刻蚀孔，当刻蚀到绝缘层2顶面时，用氢氟酸溶液腐蚀掉绝缘层2，从而形成第一孔8，该第一孔8贯穿光刻胶层6、氧化绝缘层7、硅膜3和绝缘层2；随后采用八氟化四碳气体干法刻蚀工艺，在第一孔8的侧壁和底面上淀积保护层10，并用离子轰击去掉位于第一孔8底面上的保护层10。