[發明專利]硅針陣列的制備方法

有效

• 申請號: 201810167198.0
• 申請日: 2018-02-28
• 公開（公告）號: CN108383078B
• 公開（公告）日: 2019-04-30
• 發明（設計）人: 阮勇;尤政;劉曉琴;鄭爍
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00
• 代理公司: 北京華進京聯知識產權代理有限公司 11606
• 代理人: 趙永輝

本發明提供的一種硅針陣列的制備方法，在硅片的所有表面沉積生長保護膜。保護膜在刻蝕面形成硅片保護層。在進行刻蝕以及腐蝕硅的處理過程中，通過保護膜可以對硅片進行保護。通過第一掩膜為遮擋，在硅片上選定的區域中對硅片保護層進行干法刻蝕，且只刻蝕覆蓋區域以外的區域。在硅片的刻蝕面刻蝕形成所述第二掩膜。干法刻蝕直接利用刻蝕硅片保護層實現掩膜圖形化，無需使用腐蝕液，消除了腐蝕液各向同性腐蝕帶來的線寬損失。同時，通過硅針陣列的制備方法對硅片進行加工的步驟少，過程簡單、容易操作，且成本低。

技術領域

本發明涉及集成電路制造技術領域，特別是涉及一種硅針陣列的制備方法。

背景技術

目前，基于微電子機械系統(MEMS)的微針技術研究是當前生物研究領域的熱點。MEMS微針是直徑為幾十微米、長度在100μm以上的針狀結構。微針制作的材料主要包含硅、金屬和聚合物，其中硅針制作已具備一定的成熟度。隨著科技的發展，通過硅針制作方法獲得的硅針陣列被應用于各種性能測試，如其力學性能、流體性能以及給藥能力研究。在硅針陣列制備方面通常采用化學旋涂混有硅納米晶的生物減反膜，并通過硅顆粒掩蔽干法刻蝕晶體硅形成規則納米柱。通過此方法雖然能得到規則分布的硅針陣列，但是涉及到的化學藥品較多，且在配置腐蝕液與控制腐蝕過程中不易掌控，不易獲得較大程度的結果保障。同時，控制腐蝕厚度困難，且難以與集成電路進行集成，使得受硅納米晶被刻蝕造成掩蔽效果差的影響，導致硅針結構被腐蝕。

發明內容

基于此，有必要針對在配置腐蝕液與控制腐蝕過程中不易掌控導致的硅針結構被腐蝕的問題，提供一種消除了腐蝕液各向同性腐蝕帶來的線寬損失的一種硅針陣列的制備方法。

本發明提供一種硅針陣列的制備方法，包括：

S10，提供一片硅片，所述硅片包括一刻蝕面；

S20，對所述硅片熱氧化處理，在所述硅片的外部包覆形成保護膜，所述保護膜在所述刻蝕面形成200納米至400納米厚的硅片保護層；

S30，在所述硅片保護層遠離所述硅片的表面形成圖案化的第一掩膜；

S40，以所述第一掩膜為遮擋，干法刻蝕所述硅片保護層，在所述硅片的刻蝕面刻蝕形成第二掩膜，所述第二掩膜包括多個間隔設置的凸臺，部分所述刻蝕面由所述多個凸臺之間的間隔露出，并去除所述第一掩膜；以及

S50，采用質量比20％～40％的KOH溶液對所述硅片的所述刻蝕面以0.25um/min～0.45um/min的腐蝕速率進行腐蝕，并控制腐蝕時間為2min～10min，在所述硅片的所述刻蝕面形成多個硅針。

在其中一個實施例中，所述步驟S20中，對所述硅片熱氧化處理采用熱氧化工藝，且在所述硅片的外部包覆形成二氧化硅保護膜。

在其中一個實施例中，所述步驟S30包括：

S310，提供掩膜圖形，并繪制光刻版圖；

S320，根據所述光刻版圖，將光刻膠旋涂于所述硅片保護層遠離所述硅片的表面，且所述光刻膠的厚度為1微米至2微米；以及

S330，將所述硅片進行光刻、2s～30s曝光以及80s～100s顯影，形成所述第一掩膜。

在其中一個實施例中，所述步驟S30中，所述第一掩膜包括多個間隔設置的掩膜單元，每個所述掩膜單元包括一個主凸臺，以及環繞所述主凸臺的多個輔凸臺。

在其中一個實施例中，所述掩膜單元遠離所述硅片的掩膜單元表面包括所述主凸臺遠離所述硅片的主凸臺面以及多個所述輔凸臺遠離所述硅片的輔凸臺面；

所述主凸臺面的形狀為方形，所述輔凸臺面的形狀為方形；

多個所述輔凸臺面設置于所述主凸臺面的四個角，且所述主凸臺面的頂點位于多個所述輔凸臺面的對角線交點；