[发明专利]一种MEMS三维隧道结构

说明书

本发明公开一种MEMS三维隧道结构，包括硅基底，二氧化硅氧化层和隧道结构层，所述二氧化硅氧化层在硅基底表面上，所述隧道结构层在二氧化硅氧化层上方，所述隧道结构层是由三块矩形二氧化硅薄膜组成。本发明还公开了一种MEMS三维隧道结构的制备方法。本发明的MEMS三维隧道结构制作简单，成本低廉，可用于制作微流体管道，其硅基底可使用普通的(100)硅片，便于优化器件性能。

技术领域

本发明涉及微机电系统(MEMS)器件领域，尤其涉及一种微机电系统的三维隧道结构的制备方法。

技术背景

微电子机械系统(MEMS)是一项多学科交叉的高新技术，为各学科的发展开辟了新的领域。MEMS可以应用在许多不同的领域，例如通信、生物、光学能源等。其中流体是MEMS领域重要的基础科学和应用方向，包括气体传感器，流体传感器等。

为了满足MEMS发展的需求，依据Si的各向异性腐蚀特性所发展起来的湿法腐蚀工艺在制作MEMS器件的过程中发挥了巨大的作用。与干法刻蚀相比较，湿法刻蚀技术的加工成本更为低廉，且工艺制作过程也相对简单。

硅基MEMS加工技术主要包括体硅MEMS加工技术和表面MEMS加工技术。体硅MEMS加工技术主要是对硅衬底的深刻蚀，可以得到较大纵向尺寸的微结构。表面MEMS加工技术主要是在硅衬底表面氧化硅，氮化硅，多晶硅等薄膜结构来完成MEMS结构。

微流体管道是微流体系统的重要部件之一是隧道结构的典型应用之一。硅工艺制作微流体管道主要采用刻蚀和键合工艺，步骤繁琐且得到的微管道结构和形貌有一定的限制。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明提供了一种应用于微流体管道不需要键合工艺的MEMS三维隧道结构。

为了实现上述目的，本发明采用如下方案：

一种MEMS三维隧道结构，包括硅基底，二氧化硅氧化层和隧道结构层，所述二氧化硅氧化层在硅基底表面上，所述隧道结构层在二氧化硅氧化层上方。

所述隧道结构层是由三块矩形二氧化硅薄膜组成，所述三块矩形二氧化硅薄膜为第一斜二氧化硅薄膜(31)，第二斜二氧化硅薄膜(32)，矩形二氧化硅薄膜(40)。

所述第一斜二氧化硅薄膜(31)和第二斜二氧化硅薄膜(32)在二氧化硅氧化层(20)的上方，二氧化硅氧化层(20)左侧与第一斜二氧化硅薄膜(31)连接，第一斜二氧化硅薄膜(31)与二氧化硅氧化层(20)呈54.7度夹角。

所述二氧化硅氧化层(20)右侧与第二斜二氧化硅薄膜(32)连接，第二斜二氧化硅薄膜(32)与二氧化硅氧化层(20)呈54.7度夹角。

所述第一斜二氧化硅薄膜(31)和第二斜二氧化硅薄膜(32)，其特征是80μm长10μm宽的矩形，第一斜二氧化硅薄膜(31)和第二斜二氧化硅薄膜(32)在二氧化硅氧化层(20)上相距50μm，方向是硅基底(10)的(111)晶向。

所述矩形二氧化硅薄膜(40)在第一斜二氧化硅薄膜(31)和第二斜二氧化硅薄膜(32)的上方，矩形二氧化硅薄膜(40)的左端连接在第一斜二氧化硅薄膜(31)边沿中间，距离两侧边界20μm，矩形二氧化硅薄膜(40)的右端连接在第二斜二氧化硅薄膜(32)边沿中间，距离两侧边界20μm。

所述矩形二氧化硅薄膜(40)，其特征是20μm宽，40μm长的矩形。

所述隧道横截面呈正梯形结构。

本发明还提供了一种MEMS三维隧道结构的制作方法，包括：

在硅基底上制作二氧化硅氧化层；

在二氧化硅氧化层上进行光刻处理，以在二氧化硅氧化层上形成2个相距40μm，80μm长25μm宽的矩形图案，方向是硅基底(111)晶向；