远低于娃片1在其中lym/min左右的刻蚀速率，现预制备孔深d为10μm左右的图形化多孔硅，那么根据硅片1的刻蚀速率，刻蚀lOmin即可满足要求，同时根据金属层2a与硅片1在刻蚀液中的刻蚀速率之比，即算得金属层2a的厚度应当控制在40nm左右，以使金属掩膜2与硅片1的暴露区达到共销蚀的目的。
[0046]值得注意的是，一般地，所述金属掩膜2在刻蚀液中的刻蚀速率应当小于硅片1在刻蚀液中的刻蚀速率;主要原因有两点:其一是若金属掩膜2在刻蚀液中的刻蚀速率与硅片1在其中的刻蚀速率相当或更大，那么为了达到共销蚀的目的，金属层2a的沉积厚度将大大增加，而金属层2a的沉积厚度每增加10nm，工艺成本将会增加几十元，较大刻蚀速率的金属掩膜2将会大幅增加工艺成本;其二是金属层2a在沉积生长的过程中，会产生一定的应力，当金属层2a的沉积厚度过大时，其产生的应力相应大幅增大，较大的应力将会导致金属层2a出现断裂，继而无法对位于金属掩膜2下方的硅片1的掩膜区进行有效的阻挡。
[0047]因此，本发明中的金属掩膜2以及硅片1的刻蚀速率并不限于本实施例中的4nm/min和lym/min，通过控制刻蚀过程所需电流大小及刻蚀液的浓度，可对上述刻蚀速率进行调控，一般地，金属掩膜2的刻蚀速率在2nm/min?8nm/min的范围，硅片1的刻蚀速率在lym/min?4ym/min的范围；当然，金属掩膜2的刻蚀速率也会因其材料不同而不同。
[0048]在步骤140中，刻蚀具有金属掩膜2的硅片1，硅片1的暴露区与金属掩膜2共销蚀，在硅片1的暴露区形成若干孔12，得到图形化多孔硅。硅片1在刻蚀过程中及刻蚀结束后(SP制备得到的图形化多孔硅)的结构示意图分别如图5和图6所示，对比图5和图6可以看出，随着刻蚀的进行，孔12逐渐加深，同时，金属掩膜2逐渐减薄直至消失；图6中A区域的局部放大图如图7所示;图6的俯视图如图8所示。
[0049]具体地，本实施例中采用双槽电解法对具有金属掩膜2的硅片1进行刻蚀，在刻蚀过程中，所使用的刻蚀液为体积比为1: 3的HF溶液与乙醇的混合溶液。在刻蚀过程中，将两个槽各自处于密封状态。刻蚀时间严格控制为lOmin，以免造成过亥I」。经lOmin的刻蚀，金属掩膜2与硅片1的暴露区达到共销蚀，硅片1自身的性质及所述刻蚀方法的选择，决定了在暴露区的硅片1并未完全销蚀，而是形成了若干孔12，从而得到了图形化多孔硅，同时金属掩膜2也进行了剥离去除，避免了后续对金属掩膜2的去除工艺。
[0050]在对硅片1进行刻蚀的过程中，刻蚀方法并不限于本实施例中的双槽电解法，还可以是其他如原电池法或化学腐蚀法等刻蚀方法；同时，刻蚀液也并不限于氢氟酸溶液和乙醇的混合溶液，还可以是氢氟酸溶液和其他如二甲基甲酰胺(简称DMF)等有机试剂的混合溶液，或是氢氟酸溶液与乙醇、二甲基甲酰胺等有机试剂以及去离子水、硝酸、双氧水等的混合溶液;在此，有机试剂在刻蚀液中的作用主要在于平滑硅片1的表面，降低其粗糙度。
[0051]对本实施例制备得到的图形化多孔硅的剖面和俯视进行了 SEM测定，同时对硅片1的暴露区及掩膜区的俯视进行了SEM测定，其SEM图分别如图9-12所示。在图9中，经测定可以得出图形化多孔硅的孔12的深度为11.32μπι，这也映证了所选用的硅片1的刻蚀速率为
1.lym/min左右;娃片1的掩膜区的表面不具有金属掩膜2，也说明了以金属Cr为材料的金属掩膜2的刻蚀速率为4nm/min，且金属掩膜2与娃片1的暴露区实现了共销蚀;在图10中，可以看出被金属掩膜2覆盖过的硅片1的掩膜区与硅片1的暴露区具有明显的界限，在界限左上角部分为未被金属掩膜2覆盖的硅片1的暴露区，对应右下角部分为被金属掩膜2覆盖过的硅片的掩膜区。在图11中，暗色黑点表示在硅片1的暴露区形成的若干孔12，从图11可以看出，在娃片1的暴露区形成了若干致密排布的孔12;从图12可以看出，娃片1的掩膜区表面光滑，没有形成孔12，说明金属掩膜2对该区域阻挡效果好，没有出现刻蚀情况。
[0052]值得说明的是，在本实施例中，经过刻蚀形成的图形化多孔硅的孔12的深度d为10μπι左右，远远小于硅片1的150μπι的厚度D ；但本发明并不限制于此，本实施例的制备方法可以根据MEMS器件的制备需求，调节图形化多孔硅的孔12的深度d及图形尺寸；也就是说，孔的深度d可以是不超过硅片1的厚度D的任意深度。
[0053]当然，在根据本发明的图形化多孔硅的制备方法中，在硅片1表面形成若干金属掩膜2的方法并不限于上述实施例中的步骤110-步骤130中所述，还可以其他任意的制备方法，只需达到在硅片1表面形成若干金属掩膜2即可。比如，参照如下步骤:步骤一，在硅片1的表面沉积金属层2a;步骤二，在娃片1具有所述金属层2a的一侧形成若干介质掩膜11;步骤三，刻蚀所述具有介质掩膜11的硅片1，以使所述金属层2a的未被所述介质掩膜11覆盖的暴露区销蚀，形成所述金属掩膜2。具体地，在步骤二中，所述介质掩膜11可以是如光刻胶掩膜等可起到图形化作用的掩膜。
[0054]其余参照上述实施例中所述，即可制备得到图形化多孔硅。
[0055]值得说明的是，当采用该方法在硅片1表面形成若干金属掩膜2时，因金属掩膜2上方还覆盖有介质掩膜11，因此，在刻蚀具有金属掩膜2的硅片1之前，可先利用剥离液将覆盖在金属掩膜2上的介质掩膜11先行剥离，此处剥离液可以是丙酮、N-甲基吡咯烷酮等有机溶液；当然，当刻蚀具有金属掩膜2的硅片1时，因覆盖在金属掩膜2上方的介质掩膜11可快速被刻蚀掉，几乎对刻蚀时间不造成影响，因此，在刻蚀具有金属掩膜2的硅片1之前，也可对介质掩膜11不进行先行的剥离。
[0056]根据本发明的实施例的图形化多孔硅的制备方法通过在硅片1表面制备金属掩膜2，然后将硅片1与金属掩膜2进行共销蚀，在硅片1的暴露区即形成了若干孔，从而得到了图形化多孔硅;金属掩膜2对硅片1的掩膜区实现了良好的阻挡作用，且金属掩膜2不存在对硅片1的阻挡作用不均衡的情况，位于金属掩膜2之下的硅片1的掩膜区在刻蚀过程中没有被刻蚀；同时，金属掩膜2在对硅片1的刻蚀过程中即实现了共销蚀，避免了后续金属掩膜2的去除的工艺，也减少了工艺步骤，节省了工艺成本。
[0057]虽然已经参照特定实施例示出并描述了本发明，但是本领域的技术人员将理解:在不脱离由权利要求及其等同物限定的本发明的精神和范围的情况下，可在此进行形式和细节上的各种变化。
【主权项】
1.一种图形化多孔硅的制备方法，其特征在于，包括: 在娃片的表面形成若干金属掩膜； 刻蚀具有所述金属掩膜的硅片，以使所述硅片的暴露区与所述金属掩膜共销蚀，在所述硅片的暴露区形成若干孔，得到所述图形化多孔硅。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述硅片的表面形成所述若干金属掩膜的具体方法包括: 图形化所述硅片，在所述硅片的表面形成若干介质掩膜;在所述硅片的具有介质掩膜的一侧沉积金属层;剥离所述介质掩膜及位于其表面的金属层，以使所述硅片表面的金属层形成所述金属掩膜； 或在所述硅片的表面沉积金属层;在所述硅片具有所述金属层的一侧形成若干介质掩膜;刻蚀所述具有介质掩膜的硅片，以使所述金属层的未被所述介质掩膜覆盖的暴露区销蚀，形成所述金属掩膜。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述介质掩膜为光刻胶掩膜。4.根据权利要求1-3任一所述的制备方法，其特征在于，所述金属掩膜在刻蚀液中的刻蚀速率低于所述硅片在所述刻蚀液中的刻蚀速率。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述金属掩膜的刻蚀速率为2nm/min?8nm/min;所述娃片的刻蚀速率为lym/min?4ym/min。6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述金属掩膜的厚度通过其与所述硅片在所述刻蚀液中的刻蚀速率之比以及所述图形化多孔硅的孔深来确定，以达到所述硅片的暴露区与所述金属掩膜的共销蚀。7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述金属掩膜选自由金属N1、Cu、Au、Pt、Cr中的任意一种形成的单一金属层或依次叠层设置的若干所述单一金属层，或选自由至少两种所述金属形成的合金中的任意一种。8.根据权利要求1-3任一所述的制备方法，其特征在于，在刻蚀具有所述金属掩膜的硅片时，刻蚀方法选自双槽电解法、原电池法或化学腐蚀法中的任意一种。9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，在刻蚀具有所述金属掩膜的硅片时，刻蚀液为含有氢氟酸与有机试剂的混合溶液。10.根据权利要求1-3任一所述的制备方法，其特征在于，所述硅片为〈100〉晶向的单晶硅，所述硅片的厚度为150μπι?500μπι，所述硅片为中度掺杂或重度掺杂;其中，所述中度掺杂指经过掺杂的所述硅片的电阻率为0.1 Ω.πι?100Ω.m，所述重度掺杂指经过掺杂的所述娃片的电阻率小于0.1 Ω.m。11.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，在剥离所述介质掩膜及位于其表面的金属层时，剥离液选自丙酮、N-甲基吡咯烷酮中的任意一种。
【专利摘要】本发明属于半导体制造技术领域，尤其公开了一种图形化多孔硅的制备方法，包括：在硅片的表面形成若干金属掩膜；刻蚀具有金属掩膜的硅片，以使硅片的暴露区与所述金属掩膜共销蚀，在硅片的暴露区形成若干孔，得到图形化多孔硅。本发明通过在硅片上制备金属掩膜，再对所述金属掩膜与硅片进行共销蚀，制备得到图形化多孔硅。所述制备方法可根据MEMS器件的制备需求，调节图形化多孔硅的孔深及图形尺寸；同时，金属掩膜与硅片的共销蚀也避免了后续金属掩膜的去除工艺，节省工艺流程，节约工艺成本。
【IPC分类】B81C1/00
【公开号】CN105460887
【申请号】CN201510955803
【发明人】张珽, 吴永进, 罗祎, 李连辉, 刘瑞
【申请人】中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2015年12月17日