专利名称：基于衬底硅作固支的微机械悬臂梁阵列的制作方法
技术领域：
本发明涉及微电子技术中的微机械(MEMS)制造技术领域，尤其涉 及一种基于衬底硅作固支的微机械悬臂梁阵列的制作方法。
背景技术：
在MEMS制造技术中，硅基表面微机械加工技术是一个重要组成部 分，避免了纵向的体硅深加工，与集成电路工艺有更好的兼容性，有利于 结构性器件和处理电路的集成。
在硅基表面微机械加工过程中，要运用到"牺牲层"技术来制造悬空 的梁、膜或空腔结构，即通过牺牲层沉积、刻蚀、淀积固支柱和结构层薄 膜的步骤来完成。
众所周之，该方法包括多步工艺，繁琐耗时，不适应大规模生产的要求。
发明内容
(一) 要解决的技术问题
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种基于衬底硅作固支的微机 械悬臂梁阵列的制作方法，以简化制作工艺，适应大规模生产的要求。
(二) 技术方案
为达到上述目的，本发明提供了一种基于衬底硅作固支的微机械悬臂 梁阵列的制作方法，该方法包括.-
在<100>硅衬底上双面淀积SiNx薄膜；
表面光刻，刻蚀SiNx薄膜，形成腐蚀窗口，去胶；
腐蚀硅衬底，形成中心带衬底硅固支柱的正方形悬臂梁阵列； 正面光刻，刻蚀SiNx薄膜，去胶，形成单点固支、对称型、高长宽比的长方形悬臂梁阵列，或者形成固支在一端的长方形悬臂梁阵列。
上述方案中，所述在〈10O硅基片上双面淀积SiNx薄膜的步骤中，采
用LPCVD方法进行淀积。
上述方案中，所述表面光刻步骤中，采用SF6气体、以60至70sccm 的流量和60至70w的功率各向同性刻蚀SiNx薄膜到硅衬底为止，形成腐
蚀窗口。
上述方案中，所述腐蚀硅衬底步骤中，采用配比为9至10毫升40% 的HF溶液、72至75毫升67%的HN03溶液和38至40毫升99%的HC2H3()2 溶液，在室温12至15。C条件下采用各向同性腐蚀法腐蚀硅，形成硅楔形 支撑柱。
上述方案中，所述正面光刻步骤中，采用SF6气体、以60至70sccm 的流量和60至70w的功率各向同性刻蚀SiNx薄膜到硅衬底为止，形成单 点固支、对称型、高长宽比的长方形悬臂梁阵列，或者形成固支在一端的 长方形悬臂梁阵列。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本发明提供了的这种基于衬底硅作固支的 微机械悬臂梁阵列的制作方法，利用硅衬底在腐蚀液中的各向同性腐蚀出 硅固支柱，该硅固支柱的制作避免了牺牲层工艺，包括牺牲层沉积、刻蚀、 淀积固支柱的步骤，而直接利用硅衬底在腐蚀液中各向同性腐蚀出硅固支 柱，其固支柱的形成与通过在牺牲层中刻蚀、淀积出的固支柱相比，与衬 底有更牢固的连接，故有更强的抗冲击能力；同时，该方法形成的悬臂梁 薄膜在固支柱形成之前首先沉积形成，与在牺牲层上形成的悬臂梁薄膜相 比，避免了在牺牲层刻蚀孔中填充的工艺步骤，故更平坦、均匀，简化了 制作工艺，能够适应大规模生产的要求。
另外，该方法成本低廉，生产效率高，工艺稳定，具有很强的实用价 值；且该方法可以获得防止粘连的牺牲层，适合用于大规模生产。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明图1是本发明提供的制作基于衬底硅作固支的微机械悬臂梁阵列的方 法流程图2至图5是依照本发明实施例制作基于衬底硅作固支的微机械悬臂 梁阵列的工艺流程其中，图3a、 4a和5a为剖面图，图3b、 4b和5b为俯视图。
具体实施例方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实 施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
如图1所示，图1是本发明提供的制作基于衬底硅作固支的微机械悬
臂梁阵列的方法流程图，该方法包括
步骤101:在〈10O硅衬底上双面淀积SiNx薄膜；在本步骤中，采用
LPCVD方法进行淀积。
步骤102:表面光刻，刻蚀SiNx薄膜，形成腐蚀窗口，去胶；在本步
骤中，采用SF6气体、以60至70sccm的流量和60至70w的功率各向同 性刻蚀SiNx薄膜到硅衬底为止，形成腐蚀窗口。
步骤103:腐蚀硅衬底，形成中心带衬底硅固支柱的正方形悬臂梁阵 列；在本步骤中，采用配比为9至10毫升40%的HF溶液、72至75毫 升67%的HN03溶液和38至40毫升99%的11(:必302溶液，在室温12至 15°C条件下采用各向同性腐蚀法腐蚀硅，形成硅楔形支撑柱。
步骤104:正面光刻，刻蚀SiNx薄膜，去胶，形成单点固支、对称型、 高长宽比的长方形悬臂梁阵列，或者形成固支在一端的长方形悬臂梁阵 列；在本步骤中，采用SF6气体、以60至70sccm的流量和60至70w的 功率各向同性刻蚀SiNx薄膜到硅衬底为止，形成单点固支、对称型、高 长宽比的长方形悬臂梁阵列，或者形成固支在一端的长方形悬臂梁阵列。
基于图1所示的制作基于衬底硅作固支的微机械悬臂梁阵列的方法流 程图，图2至图5示出了依照本发明实施例制作基于衬底硅作固支的微机 械悬臂梁阵列的工艺流程图，具体包括以下步骤
如图2所示，在<100〉硅基片101上LPCVD SiNx薄膜102，厚度为0.1至0.2pm;各向同性刻蚀0.1至0.2|am深的SiNx薄膜102腐蚀窗口 ； 如图3所示，采用配比为9至10ml 40%的HF溶液、72至75ml 67%
的HN03溶液和38至40ml 99%的1^2: 302溶液，在室温(12至15°C)
条件下腐蚀硅2至3)am，形成硅固支柱103和正方形悬臂梁104;
如图4所示，用SF6气体、以60至70sccm的流量和60至70w的功
率各向同性刻蚀SiNx薄膜，形成单点固支、对称型、高长宽比的长方形
悬臂梁阵列105;
如图5所示，用SF6气体、以60至70sccm的流量和60至70w的功 率各向同性刻蚀SiNx薄膜，形成固支在一端的长方形悬臂梁阵列106。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行 了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而 已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修 改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1、一种基于衬底硅作固支的微机械悬臂梁阵列的制作方法，其特征在于，该方法包括在<100>硅衬底上双面淀积SiNx薄膜；表面光刻，刻蚀SiNx薄膜，形成腐蚀窗口，去胶；腐蚀硅衬底，形成中心带衬底硅固支柱的正方形悬臂梁阵列；正面光刻，刻蚀SiNx薄膜，去胶，形成单点固支、对称型、高长宽比的长方形悬臂梁阵列，或者形成固支在一端的长方形悬臂梁阵列。
2、 根据权利要求1所述的基于衬底硅作固支的微机械悬臂梁阵列的 制作方法，其特征在于，所述在〈00〉硅基片上双面淀积SiNx薄膜的步骤 中，采用LPCVD方法进行淀积。
3、 根据权利要求1所述的基于衬底硅作固支的微机械悬臂梁阵列的 制作方法，其特征在于，所述表面光刻步骤中，采用SF6气体、以60至 70sccm的流量和60至70w的功率各向同性刻蚀SiNx薄膜到硅衬底为止， 形成腐蚀窗口。
4、 根据权利要求1所述的基于衬底硅作固支的微机械悬臂梁阵列的 制作方法，其特征在于，所述腐蚀硅衬底步骤中，采用配比为9至10毫 升40%的HF溶液、72至75毫升67%的HN03溶液和38至40毫升99% 的HC2H302溶液，在室温12至15°C条件下采用各向同性腐蚀法腐蚀硅， 形成硅楔形支撑柱。
5、 根据权利要求1所述的基于衬底硅作固支的微机械悬臂梁阵列的 制作方法，其特征在于，所述正面光刻步骤中，采用SF6气体、以60至 70sccm的流量和60至70w的功率各向同性刻蚀SiNx薄膜到硅衬底为止， 形成单点固支、对称型、高长宽比的长方形悬臂梁阵列，或者形成固支在 一端的长方形悬臂梁阵列。
全文摘要
本发明公开了一种基于衬底硅作固支的微机械悬臂梁阵列的制作方法，该方法包括在<100>硅衬底上双面淀积SiN<sub>x</sub>薄膜；表面光刻，刻蚀SiN<sub>x</sub>薄膜，形成腐蚀窗口，去胶；腐蚀硅衬底，形成中心带衬底硅固支柱的正方形悬臂梁阵列；正面光刻，刻蚀SiN<sub>x</sub>薄膜，去胶，形成单点固支、对称型、高长宽比的长方形悬臂梁阵列，或者形成固支在一端的长方形悬臂梁阵列。利用本发明，简化了制作工艺，能够适应大规模生产的要求。
文档编号B81C1/00GK101439842SQ20071017779
公开日2009年5月27日 申请日期2007年11月21日 优先权日2007年11月21日
发明者叶甜春, 景玉鹏, 毅 欧, 石莎莉, 陈大鹏 申请人:中国科学院微电子研究所