[发明专利]蚀刻嵌在玻璃中的牺牲特征来制造微机电系统结构的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2012年8月22日提交的美国临时专利申请No.61/691,984的权益，该美国临时专利申请在此作为参考而被结合到本申请中。

关于联邦资助研究或开发的声明

本发明是在由AFRL给予的FA8650-12-C-7203约定的政府支持的条件下作出的。政府对于本发明享有一定的权利。

背景技术

对于不同的微机电系统（MEMS）应用而言，需要将高纵横比的特征平版印刷在玻璃基板中形成图案且蚀刻到玻璃基板中。这些应用包括惯性传感器、石英/玻璃微机电系统谐振器、微机电系统旋转平台及其他。将这些材料形成图案的传统方法包括湿法化学蚀刻工艺和深反应离子刻蚀法。

发明内容

在一个实施例中，提供了一种制造微机电系统结构的方法。所述方法包括：在最接近硅基板的第一表面的掺杂层中制造加工结构。所述硅基板的第一表面被结合到第一平面玻璃结构上，一个或更多个第一牺牲特征被嵌入在所述第一平面玻璃结构中。所述方法还包括：进行蚀刻从而移除硅基板的主体，其中所述主体（bulk）为所述硅基板上面的第一表面的倒像（reverse），其中蚀刻移除硅基板的主体并且剩留下了结合在所述第一平面玻璃结构上的加工结构。所述方法还包括：进行蚀刻从而从所述第一平面玻璃结构上面移除一个或更多个第一牺牲特征。

附图说明

应该理解：附图中仅仅示出了典型实施例并且由此不被视为对本发明的保护范围产生限制，下面将结合附图对所述典型实施例进行特别地且详细地描述，在所述附图中：

图1是根据本申请中所描述的实施例的具有在其顶部加工表面上蚀刻出的特征的硅基板的剖面视图。

图2是根据本申请中所描述的实施例的结合到图1所示的硅基板上的玻璃晶片的剖面视图。

图3是根据本申请中所描述的实施例的在玻璃晶片熔化之后的图2所示的玻璃晶片和硅基板的剖面视图。

图4A是根据本申请中所描述的实施例的在对图3所示的玻璃和硅进行机加工之后形成的平面玻璃结构的剖面视图。

图4B是根据本申请中所描述的实施例的图4A所示的平面玻璃结构的顶视图。

图5是根据本申请中所描述的实施例的在对硅特征进行蚀刻之后的图4A所示的平面玻璃结构的剖面视图。

图6是根据本申请中所描述的实施例的在对玻璃表面进行蚀刻之后的图5所示的平面玻璃结构的剖面视图。

图7是根据本申请中所描述的实施例的具有用于在其顶表面上形成的加工结构的特征的硅基板的剖面视图。

图8是根据本申请中所描述的实施例的结合到图6所示的平面玻璃结构上面的图7所示的硅基板的剖面视图。

图9A是根据本申请中所描述的实施例的在图7所示的硅基板的主体被移除之后的图8所示的结构的剖面视图。

图9B是根据本申请中所描述的实施例的图9A所示的结构的顶视图。

图10是根据本申请中所描述的实施例的具有结合到其上面的图6所示的另一平面玻璃结构的图9所示的结构的剖面视图。

图11A是根据本申请中所描述的实施例的在进行蚀刻从而移除平面玻璃结构上的硅特征之后的图10所示的结构的剖面视图。

图11B是根据本申请中所描述的实施例的图11A所示的结构的顶视图。

根据常规实践，本申请中所描述的各个特征并不是按照比例进行绘制的，这些特征在附图中被示出用以强调与所述典型实施例相关的具体特征。

具体实施方式

对玻璃材料进行湿法蚀刻是一种各向同性的工艺方法并且难于实现高纵横比的图案形成和精确的特征控制。深反应离子刻蚀法（DRIE）比湿法蚀刻能够更好地实现特征控制，并且具有形成纵横比更高的结构的能力。然而，用于玻璃材料的深反应离子刻蚀法（DRIE）相比较而言较慢、较脏、并且需要使用厚金属硬质掩模，由此可能会导致产生应力问题和热失配问题。使用较厚的硬质掩模，其原因在于玻璃材料的深反应离子刻蚀法（DRIE）基本上就是一种仅仅利用较少化学成分的物理过程。还存在包括使用硅或者较厚的光致抗蚀剂/聚合物的非金属掩模方法，然而这些方法有他们各自的缺点。同样地，在特征控制、纵横比、和表面质量方面也比在硅上面进行的深反应离子刻蚀法（DRIE）更加难于控制。