[發明專利]一種鈦可動器件的制作方法

有效

• 申請號: 200810241104.6
• 申請日: 2008-12-30
• 公開（公告）號: CN101445218A
• 公開（公告）日: 2009-06-03
• 發明（設計）人: 陳兢;趙剛
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00
• 代理公司: 北京君尚知識產權代理事務所(普通合伙）
• 代理人: 李稚婷

技術領域

本發明屬于微電子機械系統(MEMS)加工技術領域，具體涉及一種基于深刻蝕技術的金屬鈦可動器件的微細加工方法。

背景技術

目前主流的硅基MEMS技術中高深寬比的可動結構廣泛應用于各類傳感器和驅動器，得到的器件工作效率高，電容極板面積大、驅動力大、占用芯片面積小、功率承載能力和集成度都較高。傳統的硅基加工方法是利用KOH背腔腐蝕結合ICP深刻蝕實現的，這樣背腔占用面積較大(Nayve，R.；Fujii，M.；Fukugawa，A.；Murata，M.；“High?resolution?longarray?thermal?ink?jet?printhead?fabricated?by?anisotropic?wet?etching?and?deep?Si?RIE”，MicroElectro?Mechanical?Systems，2003.MEMS-03?Kyoto.IEEE?The?Sixteenth?Annual?InternationalConference?on，Page(s)：456-461)。另一種常見的方法是直接使用SOI片進行加工(SiavashPourkamali，and?Farrokh?Ayazi，SOI-Based?HF?And?VHF?Single-Crystal?Silicon?ResonatorsWith?Sub-100?Nanometer?Vertical?Capacitive?Gap，Transducers′03，pp.837-840.)。還有就是用SCREAM(single?crystal?reactive?etching?and?metalisation)工藝實現可動結構(Shaw?K.A.，Zhang?Z.L.，MacDonald?N.C.，“SCREAM?I：A?single?mask，single?crystal?silicon，reactive?ionetching?process?for?microelectromechanical?structures”，Sensors?and?Actuators?A(Physical).Jan.1994，vol.A40，(no.1)：63-70.)，但這種方法工藝比較復雜，也不容易達到較大的深寬比。同時硅作為結構材料存在本身導電性不佳，斷裂韌度差等缺點，如果器件表面存在接觸和摩擦，其可靠性不佳。同時，也有采用先鍵合再刻蝕的方法來實現可動結構的，但是這樣不可避免的會發生footing效應和Lag效應，而且因為鍵合片的緣故，光刻精度會變差，刻蝕均勻性也會受到影響。目前，對于鈦可動結構，特別是高深寬比的鈦可動結構的加工，還沒有一種成熟的方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于等離子深刻蝕技術的鈦可動器件制作方法，實現鈦微小器件的加工，特別是高深寬比可動器件的加工。

本發明的技術方案如下：

一種鈦可動器件的制作方法，包括以下步驟：

(1)在鈦基片正面表面涂覆或者淀積一層掩膜(參見圖1)；

(2)根據器件形狀對掩膜進行圖形定義(參見圖2)；

(3)通過等離子體刻蝕技術從正面刻蝕鈦基片到所需深度形成刻蝕深槽(參見圖3)；

(4)除去剩余的掩膜(參見圖4)；

(5)淀積填充材料將刻蝕深槽填滿，以保護結構不被破壞(參見圖5)；

(6)去除鈦基片表面多余的填充材料，露出鈦基片正面表面以便于鍵合(參見圖6)；

(7)將鈦基片正面和另一襯底基片鍵合(參見圖7)；

(8)對鍵合后的鈦基片從背面進行化學腐蝕和化學機械拋光，至露出刻蝕深槽(參見圖8)；

(9)從背面去除刻蝕深槽中的填充材料，釋放可動結構(參見圖9)。

上述步驟(1)所用掩膜的材料可以是光刻膠或其他有機聚合物，還可以是金屬或氧化物等等，只要在步驟(3)對鈦基片進行刻蝕時，刻蝕方法對鈦和掩膜材料達到一定的選擇比(一般大于1)即可。

上述步驟(2)中，如果掩膜材料是光刻膠可以通過光刻顯影的方法直接定義圖形，其他材料的掩膜則可以通過掩膜版光刻的方法，利用濕法化學腐蝕或者干法等離子體刻蝕來定義圖形。對于金屬材料，一般都有各自對應的腐蝕速率快的酸溶液。二氧化硅或者二氧化鈦等氧化物一般通過等離子體刻蝕定義圖形。光刻膠以外的有機聚合物可以使用氧等離子體進行刻蝕。

上述步驟(3)對鈦進行等離子體刻蝕中，通常是采用氯基氣體進行刻蝕，通過調節優化條件，可以得到理想的刻蝕結果。