针对SiC材质实现大尺度、高深宽比三维结构加工方法技术

技术编号:8588110 阅读:224 留言:0更新日期:2013-04-18 01:45
本发明专利技术是一种针对高硬度材质SiC大尺度、高深宽比三维结构的加工方法,包括如下工艺步骤:一、利用易加工的硅材料先进行大尺度、高深宽比三维结构构架加工;二、在硅基上异质生长SiC材料;三、将硅腐蚀掉,最后形成SiC大尺度、高深宽比三维结构构架。优点:解决了由于SiC材质类似于金刚石的硬度而无法或很难直接进行大尺度、高深宽比三维结构加工,利用MEMS牺牲层技术和SiC材料生长技术巧妙结合,实现SiC大尺度、高深宽比三维结构加工;本发明专利技术包括硅基三维结构设计,硅基上异质生长SiC材料,结构释放,SiC三维结构形成。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是ー种针对高硬度材质(SiC)实现大尺度、高深宽比三维结构的加エ方法。
技术介绍
与硅(Si)相比,SiC具有宽禁带(Si的3倍)、高热导率(Si的3. 3倍)、高击穿场强(Si的10倍)、高饱和电子漂移速率(Si的2. 5倍)、高強度(碳化硅克氏硬度为3000kg/_2,可以切割红宝石,还具有高耐磨性,仅次于金刚石)等优点。同时SiC的化学性质非常稳定,耐腐蚀性非常强,室温下几乎可以抵抗大多数腐蚀剂的腐蚀。所以SiC特别适合于制造高温、高频、高功率、抗辐 射、抗腐蚀的器件。SiC器件可用于人造卫星、火箭、雷达与通讯、战斗机、海洋勘探、地震预报、石油钻井、汽车电子化等重要领域。如微推进系统,由于微推进系统需要点火燃烧,所以,其对器件耐高温、可靠性等方面具有极高的要求。由于推进器点火后,温度将达到3000摄氏度以上,而常规材料(如硅)只能承受1440摄氏度左右的温度,已经无法满足在微推进系统中应用的要求,因此,需要利用能耐更高温度的材料,制作MEMS微型推进系统。在众多的材料中,SiC材料能承受2700摄氏度以上的高温,是制作微推进系统的最佳选择。但正因为SIC的高硬度、高耐磨性、高稳定性和耐腐蚀性,使得其大尺度、高深宽比的三维结构加工用常规方法难以实现。
技术实现思路
本专利技术提出的是ー种针对高硬度材质(SiC)三维结构的加工方法,其目的g在解决现有技术中由于SiC材质类似于金刚石的硬度而无法或很难直接进行大尺度、高深宽比三维结构加工的难题。本专利技术的技术解决方案一种针对高硬度材质SiC大尺度、高深宽比三维结构的加工方法,包括如下エ艺步骤 一、利用易加工的硅材料先进行大尺度、高深宽比三维结构构架加工; ニ、在硅基上异质生长SiC材料; 三、将硅腐蚀掉,最后形成SiC大尺度、高深宽比三维结构构架。本专利技术的优点本专利技术解决了由于SiC材质类似于金刚石的硬度而无法或很难直接进行大尺度、高深宽比三维结构加工,利用MEMS牺牲层技术和SiC材料生长技术巧妙结合,实现SiC大尺度、高深宽比三维结构加工。附图说明附图1是本专利技术硅三维结构模具的侧面示意图。附图2是本专利技术硅三维结构模具沉积SiC材料的侧面示意图。附图3是本专利技术SiC材料结构刻蚀侧面示意图。附图4是本专利技术形成的SiC三维结构侧面示意图。图中的I是利用传统硅微加工技术实现的硅模具,2是利用异质外延技术,淀积的SiC材料,3是利用SiC刻蚀技术,在SiC材料上实现的结构图形,4是为完全刻蚀硅模具后,实现的三维SiC结构。具体实施例方式对照图1,利用传统硅微加工技术,如DRIE、Plasma等干法刻蚀技术和KOH、TMAH等湿法腐蚀技术,实现的硅三维结构的模具; 对照图2,利用SiC外延技术,如热壁式LPCVD等エ艺技术,在硅三维结构模具表面,沉积SiC材料; 对照图3,利用SiC干、湿法刻蚀技术,如ICP刻蚀技术和熔融KOH刻蚀技术,图形化SiC薄膜结构; 对照图4,利用硅湿法、干法腐蚀技术,如RIE、Plasma等干法刻蚀技术和KOH、TMAH等湿法腐蚀技术,去除硅模具,实现的SiC三维结构。实施例利用DRIE、Plasma等干法刻蚀技术和K0H、TMAH等各向异性、同性湿法腐蚀技术,结合硅微细加工技术在硅片上实现SiC异质外延生长模具1,作为SiC三维结构的临时支撑结构;利用LPCVD、MOCVD等异质外延技术,在硅模具I上异质外延生长SiC材料,实现SiC薄膜结构2。生长的SiC材料的厚度,主要由器件要求決定;利用ICP等干法、湿法刻蚀技术,刻蚀SiC材料,使其图形化3,满足器件对SiC材料结构的要求;利用RIE、Plasma或K0H、TMAH等干法、湿法刻蚀/腐蚀技术,去除Si模具,获得SiC三维结构4。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种针对高硬度材质SiC大尺度、高深宽比三维结构的加工方法,其特征是该方法包括如下工艺步骤:一、利用易加工的硅材料先进行大尺度、高深宽比三维结构构架加工;二、在硅基上异质生长SiC材料;三、将硅腐蚀掉,最后形成SiC大尺度、高深宽比三维结构构架。

【技术特征摘要】
1.一种针对高硬度材质SiC大尺度、高深宽比三维结构的加工方法,其特征是该方法包括如下工艺步骤 一、利用易加工的硅材料先进行大尺度、高深宽比三维结构构架加工; 二、在硅基上异质生长SiC材料; 三、将硅腐蚀掉,最后形成SiC大尺度、高深宽比三维结构构架。2.根据权利要求1所述的一种针对高硬度材质SiC大尺度、高深宽比三维结构的加工方法,其特征是所述的利用易加工的硅材料先进行大尺度、高深宽比三维结构构架加工,如DRIE、RIE干法刻蚀技术和KOH、TMAH湿法腐蚀技术,实现的硅三维结构。3.根据权利要求1所述的一种针对高硬度材质SiC大尺度、高深宽比三维结构的加工方法,其特征是所述的将硅腐蚀掉,利用DRIE...

【专利技术属性】
技术研发人员:朱健侯智昊石归雄郁元卫
申请(专利权)人:中国电子科技集团公司第五十五研究所
类型:发明
国别省市:

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