微机电器件的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种微机电器件的制备方法，包括：图形化硅片，在所述硅片的表面形成若干光刻胶掩膜；其中，若干光刻胶掩膜之间形成硅片的暴露区；在硅片的具有光刻胶掩膜的一侧沉积金属层；其中，金属层包括叠层设置的3nm～8nm厚的Ag层和8nm～12nm厚的Au层；将具有金属层和光刻胶掩膜的硅片浸入刻蚀液中，暴露区被刻蚀，形成微机电器件。本发明专利技术通过调整金属层的组分和厚度、以及刻蚀液中各组分的含量，制备得到了具有毫米尺寸的微机电器件，获得的微机电器件还具有高深宽比以及垂直侧壁的特点。根据本发明专利技术的微机电器件的制备方法，克服了现有技术中的微机电器件的制备方法所存在的导热不均或是无法获得垂直侧壁的不足。

Method for preparing micro electromechanical device

The invention discloses a preparation method of MEMS devices, including: graphic chip, forming a plurality of photoresist mask on the surface of the silicon wafer; among them, the exposed area is formed between the plurality of photoresist mask; one side metal layer is deposited in a photoresist mask wafer; wherein, metal the 3nm layer comprises a laminated thick layer of Ag ~ 8nm and 8nm ~ 12NM thick Au layer; with silicon wafers into the etching liquid metal layer and a photoresist mask, etching the exposed area, formation of MEMS devices. The composition and thickness of the metal layer, and adjust the content of each component in the etching solution, prepared by MEMS devices with millimeter size, MEMS is obtained with high aspect ratio and characteristics of vertical side wall. According to the preparation method of the micro electromechanical device of the invention, the invention solves the problem that the prior art has the defects of uneven heat conduction or the lack of vertical side walls in the preparation method of the micro electromechanical device.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于微机电器件制造
，具体地讲，涉及一种微机电器件的制备方法。
技术介绍
硅基微机电系统目前已经广泛的应用在军事、生物医学以及光学领域中。在微机电器件的体硅制作工艺中，深硅刻蚀工艺凭借其高深宽比、垂直度高的优势仍旧占据主导地位；但是设备使用成本较高、在刻蚀过程中的导热问题一直是影响深硅刻蚀效果的最大因素，尤其是导热面处有较高台阶高度；当刻蚀面积较大用于制备大尺寸的微机电器件时，导热问题就更加凸显，经常造成表面的保护胶体破裂甚至提前被刻蚀干净，而普通的湿法腐蚀工艺由于材料自身晶向原因使其无法获得垂直的侧壁。因此，寻找一种适合大尺寸的微机电器件制备，并且可以实现高深宽比及垂直度高的性能的方法是亟待解决的问题。
技术实现思路
为解决上述现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种微机电器件的制备方法，该制备方法通过调整金属层的组分和厚度、以及刻蚀液中各组分的含量，制备得到了具有毫米尺寸的微机电器件。为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用了如下的技术方案：一种微机电器件的制备方法，包括：图形化硅片，在所述硅片的表面形成若干光刻胶掩膜；其中，所述若干光刻胶掩膜之间形成所述硅片的暴露区；在所述硅片的具有光刻胶掩膜的一侧沉积金属层；其中，所述金属层包括叠层设置的3nm～8nm厚的Ag层和8nm～12nm厚的Au层；将所述具有金属层和光刻胶掩膜的硅片浸入刻蚀液中，所述暴露区被刻蚀，形成微机电器件。进一步地，所述金属层包括依次叠层设置在所述光刻胶掩膜和所述硅片的暴露区的表面上的5nm厚的Ag层和10nm厚的Au层。进一步地，所述刻蚀液包括氢氟酸和过氧化氢；其中，在所述刻蚀液中，所述氢氟酸的质量分数为20％～23％，所述过氧化氢的质量分数为10％～12％。进一步地，在所述刻蚀液中，所述氢氟酸的质量分数为22％，所述过氧化氢的质量分数为11％。进一步地，所述图形化硅片步骤具体包括：在所述硅片上涂布光刻胶层；对所述光刻胶层进行光刻曝光，在所述硅片的表面形成若干光刻胶掩膜。进一步地，所述光刻胶层的厚度为1μm～2μm。进一步地，所述光刻胶层的光刻曝光时间为5.5s～7.5s。进一步地，在所述硅片上涂布光刻胶层之前，对所述硅片进行清洁处理；其中，清洁处理的方法具体包括：将所述硅片依次置于丙酮、乙醇和去离子水中分别超声清洗5min～10min；将所述硅片置于浓硫酸和过氧化氢的混合溶液中进行无机清洗15min～20min；其中，所述浓硫酸和所述过氧化氢的体积之比为3:1；用N2吹干所述硅片。进一步地，在将所述具有金属层和光刻胶掩膜的硅片浸入所述刻蚀液中之前，将所述具有金属层和光刻胶掩膜的硅片浸入缓冲刻蚀液中30s～60s，用去离子水清洗后用N2吹干。进一步地，所述缓冲刻蚀液包括氢氟酸和氟化铵；其中，在所述缓冲刻蚀液中，所述氢氟酸和所述氟化铵的质量分数之比为1:5。本专利技术通过调整金属层的组分和厚度、以及刻蚀液中各组分的含量，制备得到了具有毫米尺寸的微机电器件；与此同时，根据本专利技术的制备方法获得的微机电器件其中的刻蚀孔具有高深宽比以及垂直侧壁的特点。与现有技术中的干法深硅刻蚀相比，克服了由于导热不均造成保护胶体被破坏的不良情况；同时相比于现有技术中的湿法腐蚀工艺，还避免了由于硅片晶向导致无法获得垂直侧壁的问题。附图说明通过结合附图进行的以下描述，本专利技术的实施例的上述和其它方面、特点和优点将变得更加清楚，附图中：图1是根据本专利技术的实施例的覆盖有光刻胶层的硅片的结构示意图；图2是根据本专利技术的实施例的覆盖有光刻胶掩膜的硅片的结构示意图；图3是根据本专利技术的实施例的覆盖有金属膜及光刻胶掩膜的硅片的结构示意图；图4是根据本专利技术的实施例的覆盖有金属膜及光刻胶掩膜的微机电器件的结构示意图；图5是根据本专利技术的实施例的微机电器件的结构示意图；图6是根据本专利技术的实施例的微机电器件的扫描电镜图；图7是图6的A区域的局部放大的扫描电镜图。具体实施方式以下，将参照附图来详细描述本专利技术的实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本专利技术，并且本专利技术不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了解释本专利技术的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够理解本专利技术的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。在附图中，为了清楚起见，可以夸大元件的形状和尺寸，并且相同的标号将始终被用于表示相同或相似的元件。本专利技术的实施例公开了一种大尺寸(毫米尺寸)的微机电器件的制备方法，与此同时，在制备过程中，克服了现有技术中大尺寸的微机电器件的制备过程中存在的导热问题，同时使制备得到的微机电器件中的刻蚀孔具有垂直侧壁以及高深宽比的特点。以下将对本实施例的微机电器件的制备方法进行详细的描述，根据本实施例的微机电器件的制备方法包括如下步骤。步骤一：对硅片1a进行清洁处理。具体地，首先依次利用丙酮、乙醇和去离子水对硅片1a进行超声清洗，清洗时间均为5min；然后利用体积比为3:1的浓硫酸和过氧化氢的混合溶液对所述硅片1a进行无机清洗15min；最后将经过清洗后的硅片1a用N2吹干。步骤一中所述对硅片1a的清洁处理，丙酮、乙醇和去离子水对硅片1a依次进行超声清洗的时间一般均控制在5min～10min即可，而利用所述浓硫酸和过氧化氢的混合溶液对硅片1a进行无机清洗的时间一般控制为15min～20min即可，以去除所述硅片1a表面的有机、无机等杂质。步骤二：在经过清洁处理的硅片1a的其中一表面上旋涂1μm～2μm厚的光刻胶，在硅片1a的表面上形成光刻胶层2a，如图1所示。在本实施例中，所述光刻胶为AZ5214型光刻胶；优选地，为了使后续光刻曝光的效果更好，将覆盖有光刻胶层2a的硅片1a在95℃下前烘处理90s～100s。步骤三：采用光刻机对所述光刻胶层2a进行光刻曝光，得到预制备的微机电器件1的图形；也就是说，部分光刻胶层2a被去除形成预制备的微机电器件1的图形，而剩余的光刻胶层2a则保留形成光刻胶掩膜2。如此，被所述光刻胶掩膜2覆盖的部分形成硅片1a的覆盖区，而未被所述光刻胶掩膜2覆盖的、在所述光刻胶掩膜2之间的部分则形成所述硅片1a的暴露区，如图2所示。在本实施例中，光刻曝光时间为6s，但本专利技术并不限制于此，一般地，控制光刻曝光时间为5.5s～7.5s即可满足要求。当然，在对所述光刻胶层2a进行光刻曝光后，还需将所述硅片1a置于显影液中进行显影，才可完全形成预制备的微机电器件1的图形。在本实施例中，所述硅片1a在所述显影液中显影的时间为30s～50s。然后，将经过显影的硅片1a用大量的去离子水进行冲洗，并用N2进行吹干处理。步骤四：将覆盖有光刻胶掩膜2的硅片1a置于缓冲刻蚀液(简称BOE溶液)中浸泡30s左右，以去除所述硅片1a表面的自然氧化层。在本实施例中，所述BOE溶液为5:1BOE溶液，也就是说，在所述BOE溶液中，氢氟酸和氟化铵的质量分数分别为6％和30％，质量分数之比为1:5；与此同时，覆盖有光刻胶掩膜2的硅片1a在BOE溶液中浸泡的时间一般控制为30s～60s即可。步骤五：用电子束蒸发法在所述硅片1a的覆盖有光刻胶掩膜2的一侧沉积金属层3，所述光刻胶掩膜2以及硅片1的暴露区的表面上均沉积形成金属层3，如图3所示。值得说明的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微机电器件的制备方法，其特征在于，包括：图形化硅片，在所述硅片的表面形成若干光刻胶掩膜；其中，所述若干光刻胶掩膜之间形成所述硅片的暴露区；在所述硅片的具有光刻胶掩膜的一侧沉积金属层；其中，所述金属层包括叠层设置的3nm～8nm厚的Ag层和8nm～12nm厚的Au层；将所述具有金属层和光刻胶掩膜的硅片浸入刻蚀液中，所述暴露区被刻蚀，形成微机电器件。

【技术特征摘要】
1.一种微机电器件的制备方法，其特征在于，包括：图形化硅片，在所述硅片的表面形成若干光刻胶掩膜；其中，所述若干光刻胶掩膜之间形成所述硅片的暴露区；在所述硅片的具有光刻胶掩膜的一侧沉积金属层；其中，所述金属层包括叠层设置的3nm～8nm厚的Ag层和8nm～12nm厚的Au层；将所述具有金属层和光刻胶掩膜的硅片浸入刻蚀液中，所述暴露区被刻蚀，形成微机电器件。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属层包括依次叠层设置在所述光刻胶掩膜和所述硅片的暴露区的表面上的5nm厚的Ag层和10nm厚的Au层。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述刻蚀液包括氢氟酸和过氧化氢；其中，在所述刻蚀液中，所述氢氟酸的质量分数为20％～23％，所述过氧化氢的质量分数为10％～12％。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在所述刻蚀液中，所述氢氟酸的质量分数为22％，所述过氧化氢的质量分数为11％。5.根据权利要求1至4任一所述的制备方法，其特征在于，所述图形化硅片步骤具体包括：在所述硅片上涂布光刻胶层；对所述光刻胶...

【专利技术属性】
技术研发人员：苗斌，李加东，吴东岷，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32