[發明專利]一種具有交錯梳齒的靜電驅動結構的制備方法

有效

• 申請號: 201310048869.9
• 申請日: 2013-02-07
• 公開（公告）號: CN103145091A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 秦明
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00;G02B6/26
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明涉及一種靜電驅動結構的制備方法，具體來說，涉及一種具有交錯梳齒的靜電驅動結構的制備方法。

背景技術

可調光衰減器(VOA)是光網絡中的一種重要的光纖無源器件,是組成光放大器的關鍵部件,在光纖通信系統中起到功率平衡的關鍵作用。MEMS可調光衰減器性能可靠,結構緊湊,造價低廉,易于批量生產,具有廣泛的發展前景。目前的MEMS光衰減器主要有微鏡結構，通過靜電驅動實現微鏡的上下偏轉。驅動結構有平板型和梳齒型，平板型難以實現線性控制，梳齒則需要上下交疊，因此加工通常采用硅片正反面加工實現，工藝復雜。

發明內容

技術問題：本發明所要解決的技術問題是：提供一種具有交錯梳齒的靜電驅動結構的制備方法，該制備方法僅在硅片正面加工,且固定梳齒和活動梳齒一次光刻刻蝕成型,工藝簡單易操作，可靠性高，且加工精度高。

技術方案：為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種具有交錯梳齒的靜電驅動結構的制備方法，其特征在于，該制備方法包括以下步驟：

步驟10）選取硅片：選取（100）晶向高摻雜襯底和硅膜的SOI硅片作為起始硅片；SOI硅片從下向上依次為襯底、絕緣層和硅膜；

步驟20）采用熱氧化方法在SOI硅片頂面生長一層氧化絕緣層，然后采用旋涂工藝，在氧化絕緣層頂面覆蓋一層光刻膠層，接著采用光刻工藝，在光刻膠層上刻蝕孔，當刻蝕到氧化絕緣層頂面時，用氫氟酸溶液腐蝕掉氧化絕緣層，在硅膜上繼續刻蝕孔，當刻蝕到絕緣層頂面時，用氫氟酸溶液腐蝕掉絕緣層，從而形成第一孔，該第一孔貫穿光刻膠層、氧化絕緣層、硅膜和絕緣層；隨后采用八氟化四碳氣體干法刻蝕工藝，在第一孔的側壁和底面上淀積保護層，并用離子轟擊去掉位于第一孔底面上的保護層；

步驟30）采用干法感應耦合等離子體工藝，沿著第一孔繼續向下刻蝕孔，在襯底中形成第二孔；

步驟40）采用各向同性等離子干法刻蝕工藝，刻蝕位于第一孔下方的襯底，使第二孔的孔徑大于第一孔的孔徑；

步驟50）采用氫氟酸溶液，腐蝕掉位于硅膜上方的氧化絕緣層和位于第一孔側壁的保護層，然后采用外延工藝，對整個表面進行硅外延生長，填充第一孔，使第二孔封閉；

步驟60）采用感應耦合等離子體工藝，利用光刻板，對硅膜進行梳齒光刻，一直刻到襯底的空腔的底部，形成活動梳齒、固定梳齒、活動電極區、支桿和扭轉桿，支桿通過扭轉桿與活動電極區固定連接，活動梳齒固定連接在支桿的側面，活動梳齒與固定梳齒交錯布置。

有益效果：與現有技術相比，本發明的制備方法簡單易操作，可靠性高，且加工精度高。本發明的制備方法采用半導體工藝，結合深硅刻蝕加工實現，工藝可靠性高。該制備方法采用SOI晶圓單面加工實現，不需要通過背面加工和硅硅鍵合，可有效保證加工成品率，適合批量化產品的推廣應用。該制備方法僅在硅片上表面加工，且固定梳齒和活動梳齒不需要套刻對準，結構穩定性好。整個工藝簡單，可靠性高。

附圖說明

圖1是本發明制備方法中步驟20）完成后的結構示意圖。

圖2是本發明制備方法中步驟30）完成后的結構示意圖。

圖3是本發明制備方法中步驟40）完成后的結構示意圖。

圖4是本發明制備方法中步驟50）完成后的結構示意圖。

圖5是本發明制備方法中步驟60）完成后的結構示意圖。

圖中有：襯底1、絕緣層2、硅膜3、活動梳齒4、固定梳齒5、光刻膠層6、氧化絕緣層7、第一孔8、第二孔9、保護層10、活動電極區11。

具體實施方式

下面結合附圖，對本發明的技術方案作進一步詳細的說明。

如圖1至圖5所示，本發明具有交錯梳齒的靜電驅動結構的制備方法，包括以下步驟：

步驟10）選取硅片：選取（100）晶向高摻雜襯底1和硅膜3的SOI硅片作為起始硅片。SOI硅片從下向上依次為襯底1、絕緣層2和硅膜3。

步驟20）如圖1所示，采用熱氧化方法在SOI硅片頂面生長一層氧化絕緣層7，然后采用旋涂工藝，在氧化絕緣層7頂面覆蓋一層光刻膠層6，接著采用光刻工藝，在光刻膠層6上刻蝕孔，當刻蝕到氧化絕緣層7頂面時，用氫氟酸溶液腐蝕掉氧化絕緣層7，在硅膜3上繼續刻蝕孔，當刻蝕到絕緣層2頂面時，用氫氟酸溶液腐蝕掉絕緣層2，從而形成第一孔8，該第一孔8貫穿光刻膠層6、氧化絕緣層7、硅膜3和絕緣層2；隨后采用八氟化四碳氣體干法刻蝕工藝，在第一孔8的側壁和底面上淀積保護層10，并用離子轟擊去掉位于第一孔8底面上的保護層10。