[发明专利]一种高深宽比倒锥型结构制造方法

说明书

本发明公开了一种高深宽比倒锥型结构制造方法，包括以下步骤：将需要刻蚀的锥型结构设置i个不同宽度的形状结构进行叠加而成，由外向内所述不同宽度的形状结构的宽度逐渐减小，深度逐渐增加；设置宽度最小的形状结构的宽度为b，设置相邻的两个形状结构的宽度之差为c，设置每个形状结构的深度为h；设置离子束类型，离子束的电压、离子束的电流；在聚焦离子束发射场扫描电子显微镜上绘制出需要刻蚀的锥型结构的离子束图形，采用连续刻蚀方法，一步完成对靶材进行刻蚀。本发明利用离子束加工过程的反沉积效应制造倒锥形结构，通过绘制离子束图形控制刻蚀结构，在绘制好离子束图形后，利用离子束一步刻蚀完成，工艺简单。

技术领域

本发明涉及精密制造加工技术领域，更具体的，涉及一种高深宽比倒锥型结构制造方法。

背景技术

随着微机电系统MEMS的发展，对微结构所提出的要求也越来越高，高深宽比微细结构(high aspect ratio microstructure，HARMS)就是其中的关键之一。高深宽比微细结构通常指深宽比在10：1到100：1之间的微细结构。其中，高深宽比的倒锥形微细结构是较难加工制造的微细结构之一。

利用反应离子束刻蚀技术刻蚀高深宽比微细结构时仅能刻蚀出侧壁垂直的微细结构；利用湿法化学刻蚀技术刻蚀硅时角度为54.78°的金字塔凹槽结构，远远不能满足如今微结构的加工发展；利用激光束技术、离子束技术刻蚀高深宽比锥形结构时，若采用常规方法加工，由于激光束、离子束为符合高斯分布的能量束，因此仅能加工出截面形状与高斯分布相似的凹槽结构，不能设置侧壁锥度和结构表面宽度及深度。

发明内容

本发明为了解决现有技术常规加工方法，不能制造侧壁锥度和结构表面宽度及深度的问题，提供了一种高深宽比倒锥型结构制造方法，其能制造出高深宽比倒锥型结构，该方法能满足随着微机电系统发展对微结构所提出的越来越高的要求。

为实现上述本发明目的，采用的技术方案如下：一种高深宽比倒锥型结构制造方法，所述制造方法包括以下步骤：

S1：采用分层刻蚀方法，将需要刻蚀的锥型结构设置i个不同宽度的形状结构进行叠加而成，由外向内所述不同宽度的形状结构的宽度逐渐减小，深度逐渐增加，在聚焦离子束发射场扫描电子显微镜上绘制出需要刻蚀的锥型结构的离子束图形，对应的分解成i个不同宽度的分解图形；

S2：设置宽度最小的形状结构的宽度为b，设置相邻的两个形状结构的宽度之差为c，设置每个形状结构的深度为h，则宽度最大的形状结构的宽度为b+2(i-1)c，i个不同宽度的形状结构总深度为ih，对应在聚焦离子束发射场扫描电子显微镜上设置分解图形的参数；

S3：设置聚焦离子束发射场扫描电子显微镜的离子束类型，离子束的电压、离子束的电流；

S4：利用聚焦离子束发射场扫描电子显微镜发射出来的离子束轰击靶材，采用连续刻蚀方法，进行一步完成对靶材的刻蚀。

优选的，所述i为大于5，本发明所述的i数值越大，刻蚀出来的锥型结构的内部表面越光滑。

优选的，步骤S1，所述形状结构包括长方体、圆柱体。

优选的，步骤S1，所述b为20nm～500nm；所述c为5nm～100nm；所述h为50nm～500nm。

优选的，所述离子束包括镓离子束、氦离子束、氖离子束、氩离子束；所述离子束的电压为0.5kV～50kV，所述离子束电流为1pA～10nA。

优选的，所述靶材包括单晶硅、石英、氮化硅、聚合物材料；所述聚合物材料包括PMMA、PDMS；

进一步地，所述靶材为导电性差的材料时，需对靶材进行导电处理。