[發明專利]用于超高靈敏探測的微納懸臂梁結構制作方法

有效

• 申請號: 201010106789.0
• 申請日: 2010-02-03
• 公開（公告）號: CN102139855A
• 公開（公告）日: 2011-08-03
• 發明（設計）人: 曹立新;李位勇;韓燁;許波;趙柏儒
• 申請（專利權）人: 中國科學院物理研究所
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司 11280
• 代理人: 王勇

1.一種用于超高靈敏探測的微納懸臂梁結構制作方法，其特征在于，包括下列步驟：

1)對晶片進行光刻和刻蝕，制作出懸臂梁；所述晶片包括硅晶片或含氧化硅中間層和單晶硅器件層的晶片；

2)通過光刻和刻蝕在晶片正面制備氧化硅掩膜；

3)對晶片背面進行光刻和刻蝕，制作出背面溝槽，所述背面溝槽位于懸臂梁的正下方；

4)利用步驟2)所制備的氧化硅掩膜，從晶片正面利用各向異性干法刻蝕刻穿硅晶片；

5)利用步驟2)所制備的氧化硅掩膜，從正面利用各向同性干法刻蝕懸臂梁下方的硅，去除掩膜，釋放懸臂梁。

2.根據權利要求1所述的微納懸臂梁結構制作方法，其特征在于，所述步驟1)還包括：在制作出懸臂梁前，對晶片進行第一步光刻和刻蝕，在單晶硅器件層制作出針尖；在制作懸臂梁時，在帶針尖的單晶硅器件層上進行第二步光刻和刻蝕，制備出懸臂梁，然后通過熱氧化細化針尖和形成后續工藝的氧化硅掩膜。

3.根據權利要求2所述的微納懸臂梁結構制作方法，其特征在于，所述步驟1)還包括原始晶片預處理步驟，所述原始晶片預處理步驟包括：通過針尖和懸臂梁的制作工藝以及針尖高度與懸臂梁結構厚度之和，確定單晶硅器件層的初始厚度，通過硅外延生長技術來調整原始晶片使其單晶硅器件層達到所述初始厚度，然后對經過單晶硅器件層外延生長的晶片進行熱氧化。

4.根據權利要求2所述的微納懸臂梁結構制作方法，其特征在于，所述步驟1)還包括：在制作針尖時，首先用光刻膠圖形作掩膜，通過反應離子干法刻蝕制作氧化硅掩膜層；然后用氧化硅掩膜，通過各向同性反應離子干法刻蝕單晶硅器件層到預先確定的厚度來制作針尖。

5.根據權利要求1所述的微納懸臂梁結構制作方法，其特征在于，所述步驟1)還包括：在制作懸臂梁時，用厚度稍大于針尖高度的光刻膠作掩膜，通過各向異性反應離子干法刻蝕單晶硅器件層直到氧化硅中間層，從而制作出懸臂梁。

6.根據權利要求1所述的微納懸臂梁結構制作方法，其特征在于，所述步驟2)中，對帶懸臂梁的晶片進行熱氧化，利用光刻膠掩膜，通過各向異性反應離子干法刻蝕為隨后的工藝準備掩膜，同時，細化針尖。

7.根據權利要求1所述的微納懸臂梁結構制作方法，其特征在于，所述步驟3)中，用雙面對準光刻來制作光刻膠掩膜，從晶片背面用各向異性反應離子刻蝕硅晶片到預定深度，然后，在晶片背面生長導熱薄膜，以保證刻穿晶片時晶片仍能被有效冷卻。

8.根據權利要求7所述的微納懸臂梁結構制作方法，其特征在于，所述導熱薄膜的厚度為1μm。

9.根據權利要求1所述的微納懸臂梁結構制作方法，其特征在于，所述晶片為任意取向的晶片，所述原始晶片包括硅晶片或含氧化硅層和單晶硅器件層的SOI片。

10.根據權利要求1所述的微納懸臂梁結構制作方法，其特征在于，所述步驟4)中，所述各向異性干法刻蝕為各向異性反應離子干法刻蝕。

11.根據權利要求1所述的微納懸臂梁結構制作方法，其特征在于，所述步驟5)中，所述各向同性干法刻蝕為各向同性反應離子干法刻蝕。

12.根據權利要求1所述的微納懸臂梁結構制作方法，其特征在于，所述步驟5)中，利用緩沖氫氟酸去除氧化硅掩膜，釋放懸臂梁。