[发明专利]硅基腔光机械系统洛伦兹力磁场传感器加工方法

权利要求书

1.硅基腔光机械系统洛伦兹力磁场传感器加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、准备SOI衬底；

S2、在SOI衬底表面蒸镀一层绝缘介质层，在绝缘介质层上蒸镀一层金属薄膜形成洛伦兹线圈结构，将洛伦兹线圈结构的两端分别连接到最外侧的金属盘上；

S3、在SOI衬底顶层上旋涂一层正性光刻胶，通过图形化处理和等离子体增强蚀刻工艺在SOI衬底上蚀刻出大质量块、固定块、悬臂梁以及周期排列的腐蚀孔；

所述大质量块位于两块固定块之间，三者呈“工”字型结构；且固定块与大质量块之间存在空气槽缝隙；固定块和大质量块上均设置有呈周期排列的腐蚀孔；

大质量块的每个顶角分别设置有一个与固定块平行的悬臂梁，通过四条悬臂梁将大质量块悬挂在SOI基片的功能层上；

所述大质量块上设置有多条平行于固定块方向的第一内金属线，多条第一内金属线之间等间隔排列，且第一条内金属线的分布位置不包括大质量块的上下边沿位置；大质量块上还设置有两条垂直于固定块方向的第二内金属线，第二内金属线设置在大质量块的边缘处，两条第二内金属线分别与第一内金属线的两端相连接；每个悬臂梁上分别设有一条第三内金属线，第三内金属线的一端分别与相邻的第二内金属线的端口相连；

同一侧的两条第三内金属线的另一端通过外围连接金属线进行并联，外围连接金属线分别与最外侧的两个金属盘相连接；S4、采用电子束曝光刻蚀技术，刻蚀出光子晶体结构；所述固定块与大质量块之间设置有光子晶体结构，光子晶体结构位于固定块与大质量块靠近的中间部分；光子晶体结构包括两块并列排列的光子晶体，两块光子晶体之间存在缝隙，且每块光子晶体的光子晶体孔之间呈正六边形蜂窝状排布；以及设置在光子晶体结构的中间部分的类圆形的光子晶体谐振腔；

S5、采用HF气体腐蚀大质量块、固定块以及光子晶体区域下方SOI衬底的埋氧层，形成基于光子晶体结构的洛伦兹力磁场传感器结构。

2.根据权利要求1所述的硅基腔光机械系统洛伦兹力磁场传感器加工方法，其特征在于，所述SOI衬底为P100单晶硅，其厚度为200-500nm。

3.根据权利要求2所述的硅基腔光机械系统洛伦兹力磁场传感器加工方法，其特征在于，所述SOI衬底厚度为280nm。

4.根据权利要求1所述的硅基腔光机械系统洛伦兹力磁场传感器加工方法，其特征在于，所述绝缘介质层采用金属氧化物和氟化物，厚度为10-50nm；金属氧化物包括氧化镁、氧化锌、氧化铪中的一种或几种的组合，氟化物包括氟化钙、氟化镧、氟化铪中的一种或几种的组合。

5.根据权利要求1所述的硅基腔光机械系统洛伦兹力磁场传感器加工方法，其特征在于，所述金属薄膜为铬、铝、金、镍中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的硅基腔光机械系统洛伦兹力磁场传感器加工方法，其特征在于，所述埋氧层厚度为1-5um。

7.根据权利要求1所述的硅基腔光机械系统洛伦兹力磁场传感器加工方法，其特征在于，所述等离子体增强蚀刻工艺进行之前，需对材料利用HF溶液漂洗，漂洗时间为10-50s。

8.根据权利要求1所述的硅基腔光机械系统洛伦兹力磁场传感器加工方法，其特征在于，所述步骤S5中，HF气体为HF与H₂O的混合物，HF与H₂O的比例为3：7-1：9。

9.根据权利要求1所述的硅基腔光机械系统洛伦兹力磁场传感器加工方法，其特征在于，所述步骤S5中，腐蚀的参考点为：当腐蚀到埋氧层侧向侵蚀深度为小于6微米时，停止腐蚀。