微反射镜的制造方法技术

本发明专利技术提供一种微反射镜的制造方法，所述制造方法包括步骤：提供一(100)晶面的硅衬底；在所述硅衬底的顶面和底面分别生长一介质层；对所述硅衬底顶面的介质层进行刻蚀，以在所述硅衬底的顶面形成第一掩模图案，所述第一掩模图案包括多个第一掩模，每个所述第一掩模与所述硅衬底的[110]晶向的夹角为45°；对形成有所述第一掩膜图案的硅衬底进行湿法腐蚀，以在所述硅衬底的表面形成多个45°的V型槽或梯形槽；对形成有所述多个45°的V型槽或梯形槽的硅衬底进行划片切割，以获得多个45°的微反射镜。本发明专利技术提供的微反射镜的制造方法，能够实现微反射镜的批量生产，且获得的微反射镜能够实现光路90°反射，提高了反射效率、简化了工艺以及降低了成本。

Manufacturing Method of Micromirror

The invention provides a method for manufacturing a micromirror, which comprises the following steps: providing a (100) crystalline silicon substrate; growing a dielectric layer on the top and bottom of the silicon substrate respectively; etching the dielectric layer on the top of the silicon substrate to form a first mask pattern on the top of the silicon substrate, the first mask pattern comprises a plurality of first masks, each of which comprises a plurality of first masks. The angle of [110] crystal direction of the first mask and the silicon substrate is 45 degrees; the silicon substrate forming the first mask pattern is wet etched to form a plurality of 45 degrees V-grooves or trapezoidal grooves on the surface of the silicon substrate; the silicon substrate forming the plurality of 45 degrees V-grooves or trapezoidal grooves is sliced to obtain a plurality of 45 degrees micro-mirrors. The manufacturing method of the micro-mirror provided by the invention can realize the mass production of the micro-mirror, and the obtained micro-mirror can realize the 90 degree reflection of the optical path, improve the reflection efficiency, simplify the process and reduce the cost.

【技术实现步骤摘要】
微反射镜的制造方法
本专利技术涉及半导体制造
，尤其涉及一种微反射镜的制造方法。
技术介绍
在硅基体微加工中，许多器件需要通过硅刻蚀来实现MEMS结构。目前，硅各向异性刻蚀包括干法刻蚀和湿法刻蚀，干法刻蚀通常广泛用于深宽比较大的器件制作中，但是对于某些需要释放或悬空的结构，干法刻蚀仅能从一面刻蚀，而且价格比较昂贵，会对器件造成一定的损伤。相比之下，低成本且操作简单的硅各向异性湿法腐蚀更适合。硅各向异性湿法腐蚀可以在改变腐蚀液的情况下，得到各种形状的MEMS结构，另外还有精确的结构释放。硅的各向异性湿法腐蚀可以仅在某一参数发生很小变动的情况下得到完全不同的结果。硅的各向异性湿法腐蚀是硅片微机械加工的重要技术之一，它被广泛地应用于在硅衬底上加工各种各样的微结构，如膜结构、凹槽结构、悬臂梁等，近年来也被用于很多光学结构的制造。随着光学系统向小结构体积方向发展，光学系统中的器件微型化成为光学器件的一个重要研究课题。在半导体激光器的封装结构中，通常用到微反射镜结构，它的作用是改变半导体激光器的光路从而缩小封装尺寸。目前所采用的微反射镜大多为光学玻璃直角棱镜，其可以使光路改变90°，且反射效率高，便于后续封装处理。但是由于现在棱镜大多采用传统机械加工方法制作，制备尺寸为毫米级以下的棱镜较为困难，且成本较高。在硅的各向异性湿法腐蚀技术中，较常用的制作硅基微反射镜的方法是利用硅在KOH或四甲基氢氧化铵(TMAH)溶液中(100)晶面和(111)晶面的腐蚀速率差异得到54.7°的角度，也有通过带一定偏角的硅片使(100)晶面和(111)晶面呈一定角度，但是以上两种方法制作的得到的硅基微反射镜不能形成光纤的90°反射，反射效率较低，不用于半导体激光器的封装。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提出一种微反射镜的制造方法，能够实现光路90°反射、提高反射效率、简化工艺以及降低成本。本专利技术提出的具体技术方案为：提供一种微反射镜的制造方法，所述制造方法包括步骤：提供一(100)晶面的硅衬底；在所述硅衬底的顶面和底面分别生长一介质层；对所述硅衬底顶面的介质层进行刻蚀，以在所述硅衬底的顶面形成第一掩模图案，所述第一掩模图案包括多个第一掩模，每个所述第一掩模与所述硅衬底的[110]晶向的夹角为45°；对形成有所述第一掩膜图案的硅衬底进行湿法腐蚀，以在所述硅衬底的表面形成多个45°的V型槽或梯形槽；对形成有所述多个45°的V型槽或梯形槽的硅衬底进行划片切割，以获得多个45°的微反射镜。进一步地，所述多个第一掩模沿直线等间隔设置，相邻两个所述第一掩模之间的间隔为200～500微米。进一步地，所述第一掩模为长方体，所述第一掩模的宽度为50～200微米。进一步地，在所述硅衬底的顶面和底面分别生长一介质层步骤之前，所述方法还包括步骤：以掩模板为掩模对所述硅衬底的顶面进行刻蚀，以形成标记图案，所述标记图案包括多个标记；根据所述标记图案确定所述硅衬底的[110]晶向。进一步地，所述掩膜板包括两个掩模阵列，所述两个掩模阵列的几何中心之间的连线与所述硅衬底的切边平行，每个所述掩模阵列包括位于同一个圆上且等间隔设置的多个第二掩模，每个所述掩模阵列中的多个第二掩模关于所述两个掩模阵列的几何中心之间的连线对称。进一步地，每个所述掩模阵列中第二掩模的个数为5～20，每个所述掩模阵列中相邻两个所述第二掩模之间的角度为0.1°～0.5°。进一步地，所述第二掩模为正方体或长方体。进一步地，根据所述标记图案确定所述硅衬底的[110]晶向步骤具体包括：从所述标记图案中找出与所述第二掩模的形状匹配的两个所述标记，则两个所述标记的几何中心之间的连线为所述硅衬底的[110]晶向。进一步地，对形成有所述第一掩膜图案的硅衬底进行湿法腐蚀步骤中所采用的溶液为硅的各向异性腐蚀液和非离子表面活性剂溶液的混合液；和/或所述硅的各向异性腐蚀液是浓度为10％～25％的TMAH溶液，所述非离子表面活性剂溶液为聚乙二醇辛基苯基醚(Triton-x-100)溶液或NCW系列。进一步地，所述V型槽或梯形槽的深度为100～500微米，和/或所述V型槽或梯形槽的宽度为100～200微米。本专利技术提供的微反射镜的制造方法，能够在硅衬底的表面形成多个45°的V型槽或梯形槽；对形成有所述多个45°的V型槽或梯形槽的硅衬底进行划片切割，实现微反射镜的批量生产，且获得的微反射镜能够实现光路90°反射，提高了反射效率、简化了工艺以及降低了成本。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1a～1f为微反射镜的制造方法的流程图；图2为掩模图案的示意图；图3为掩膜板的示意图；图4为根据标记图案确定硅衬底的[110]晶向示意图。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局限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。实施例1参照图1a～1f，本实施例提供的微反射镜的制造方法，所述制造方法包括步骤：S1、提供一(100)晶面的硅衬底1。其中，硅衬底1的掺杂类型为n型或p型，硅衬底1的尺寸可以根据实际需要来决定，通常根据腐蚀槽及腐蚀花篮的尺寸来决定，本实施例中硅衬底1的尺寸可以为2～8英寸。S2、在硅衬底1的顶面和底面分别生长一介质层2。在步骤S2中，介质层2可以是氧化硅或者氮化硅，也可以是氧化硅和氮化硅的复合膜，由于氮化硅在硅湿法腐蚀溶液中的腐蚀速率更低，因此，介质层2优选的为氮化硅。介质层2的生长方式可以采用本领域所熟知的生长工艺，例如，等离子体增强化学气相沉积法(PlasmaEnhancedChemicalVaporDeposition，PECVD)、电感耦合等离子体化学气相沉积法((InductiveCoupledPlasmaEmissionSpectrometerChemicalVaporDeposition，ICPCVD)、低压化学汽相淀积(LowPressureChemicalVaporDeposition，LPCVD)或者热氧化等生长工艺。介质层2的厚度可以根据腐蚀深度来确定，本实施例中，介质层2的厚度为50～2000nm。S3、对硅衬底1顶面的介质层2进行刻蚀，以在硅衬底1的顶面形成第一掩模图案3，第一掩模图案3包括多个第一掩模31，每个第一掩模31与硅衬底1的[110]晶向的夹角为45°。参照图2，多个第一掩模31沿直线等间隔设置，相邻两个第一掩模31之间的间隔为200～500微米。第一掩模31为长方体，第一掩模31的宽度为50～200微米。S4、对形成有第一掩膜图案3的硅衬底1进行湿法腐蚀，以在硅衬底1的表面形成多个45°的V型槽41或梯形槽，本实施例中以V型槽41为例，其中，梯形槽可以通过控制腐蚀反应时间来获得，这里不再赘述。具体地，步骤S4具体包括：S41、配置腐蚀液，其中，腐蚀所采用的溶液为硅的各向异性腐蚀液和非离子表面活性剂溶液的混合液，硅的各向异性腐蚀液是浓度为10％～25％的TMAH溶液，非离子表面活性剂溶液为Triton-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微反射镜的制造方法，其特征在于，包括步骤：提供一(100)晶面的硅衬底；在所述硅衬底的顶面和底面分别生长一介质层；对所述硅衬底顶面的介质层进行刻蚀，以在所述硅衬底的顶面形成第一掩模图案，所述第一掩模图案包括多个第一掩模，每个所述第一掩模与所述硅衬底的[110]晶向的夹角为45°；对形成有所述第一掩膜图案的硅衬底进行湿法腐蚀，以在所述硅衬底的表面形成多个45°的V型槽或梯形槽；对形成有所述多个45°的V型槽或梯形槽的硅衬底进行划片切割，以获得多个45°的微反射镜。

【技术特征摘要】
1.一种微反射镜的制造方法，其特征在于，包括步骤：提供一(100)晶面的硅衬底；在所述硅衬底的顶面和底面分别生长一介质层；对所述硅衬底顶面的介质层进行刻蚀，以在所述硅衬底的顶面形成第一掩模图案，所述第一掩模图案包括多个第一掩模，每个所述第一掩模与所述硅衬底的[110]晶向的夹角为45°；对形成有所述第一掩膜图案的硅衬底进行湿法腐蚀，以在所述硅衬底的表面形成多个45°的V型槽或梯形槽；对形成有所述多个45°的V型槽或梯形槽的硅衬底进行划片切割，以获得多个45°的微反射镜。2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述多个第一掩模沿直线等间隔设置，相邻两个所述第一掩模之间的间隔为200～500微米。3.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于，所述第一掩模为长方体，所述第一掩模的宽度为50～200微米。4.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，在所述硅衬底的顶面和底面分别生长一介质层步骤之前，所述方法还包括步骤：以掩模板为掩模对所述硅衬底的顶面进行刻蚀，以形成标记图案，所述标记图案包括多个标记；根据所述标记图案确定所述硅衬底的[110]晶向。5.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于，所述掩膜板包括两个掩模阵列，所述两个掩模阵列的几何中心之间的连线...

【专利技术属性】
技术研发人员：张学敏，孙天玉，付思齐，王逸群，邢政，张宝顺，
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