[发明专利]硅针阵列的制备方法

说明书

本发明提供的一种硅针阵列的制备方法，在硅片的所有表面沉积生长保护膜。保护膜在刻蚀面形成硅片保护层。在进行刻蚀以及腐蚀硅的处理过程中，通过保护膜可以对硅片进行保护。通过第一掩膜为遮挡，在硅片上选定的区域中对硅片保护层进行干法刻蚀，且只刻蚀覆盖区域以外的区域。在硅片的刻蚀面刻蚀形成所述第二掩膜。干法刻蚀直接利用刻蚀硅片保护层实现掩膜图形化，无需使用腐蚀液，消除了腐蚀液各向同性腐蚀带来的线宽损失。同时，通过硅针阵列的制备方法对硅片进行加工的步骤少，过程简单、容易操作，且成本低。

技术领域

本发明涉及集成电路制造技术领域，特别是涉及一种硅针阵列的制备方法。

背景技术

目前，基于微电子机械系统(MEMS)的微针技术研究是当前生物研究领域的热点。MEMS微针是直径为几十微米、长度在100μm以上的针状结构。微针制作的材料主要包含硅、金属和聚合物，其中硅针制作已具备一定的成熟度。随着科技的发展，通过硅针制作方法获得的硅针阵列被应用于各种性能测试，如其力学性能、流体性能以及给药能力研究。在硅针阵列制备方面通常采用化学旋涂混有硅纳米晶的生物减反膜，并通过硅颗粒掩蔽干法刻蚀晶体硅形成规则纳米柱。通过此方法虽然能得到规则分布的硅针阵列，但是涉及到的化学药品较多，且在配置腐蚀液与控制腐蚀过程中不易掌控，不易获得较大程度的结果保障。同时，控制腐蚀厚度困难，且难以与集成电路进行集成，使得受硅纳米晶被刻蚀造成掩蔽效果差的影响，导致硅针结构被腐蚀。

发明内容

基于此，有必要针对在配置腐蚀液与控制腐蚀过程中不易掌控导致的硅针结构被腐蚀的问题，提供一种消除了腐蚀液各向同性腐蚀带来的线宽损失的一种硅针阵列的制备方法。

本发明提供一种硅针阵列的制备方法，包括：

S10，提供一片硅片，所述硅片包括一刻蚀面；

S20，对所述硅片热氧化处理，在所述硅片的外部包覆形成保护膜，所述保护膜在所述刻蚀面形成200纳米至400纳米厚的硅片保护层；

S30，在所述硅片保护层远离所述硅片的表面形成图案化的第一掩膜；

S40，以所述第一掩膜为遮挡，干法刻蚀所述硅片保护层，在所述硅片的刻蚀面刻蚀形成第二掩膜，所述第二掩膜包括多个间隔设置的凸台，部分所述刻蚀面由所述多个凸台之间的间隔露出，并去除所述第一掩膜；以及

S50，采用质量比20％～40％的KOH溶液对所述硅片的所述刻蚀面以0.25um/min～0.45um/min的腐蚀速率进行腐蚀，并控制腐蚀时间为2min～10min，在所述硅片的所述刻蚀面形成多个硅针。

在其中一个实施例中，所述步骤S20中，对所述硅片热氧化处理采用热氧化工艺，且在所述硅片的外部包覆形成二氧化硅保护膜。

在其中一个实施例中，所述步骤S30包括：

S310，提供掩膜图形，并绘制光刻版图；

S320，根据所述光刻版图，将光刻胶旋涂于所述硅片保护层远离所述硅片的表面，且所述光刻胶的厚度为1微米至2微米；以及

S330，将所述硅片进行光刻、2s～30s曝光以及80s～100s显影，形成所述第一掩膜。

在其中一个实施例中，所述步骤S30中，所述第一掩膜包括多个间隔设置的掩膜单元，每个所述掩膜单元包括一个主凸台，以及环绕所述主凸台的多个辅凸台。

在其中一个实施例中，所述掩膜单元远离所述硅片的掩膜单元表面包括所述主凸台远离所述硅片的主凸台面以及多个所述辅凸台远离所述硅片的辅凸台面；

所述主凸台面的形状为方形，所述辅凸台面的形状为方形；

多个所述辅凸台面设置于所述主凸台面的四个角，且所述主凸台面的顶点位于多个所述辅凸台面的对角线交点；