專利名稱：用于體硅微機械加工的局部光刻方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于硅的微機械加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及用于體硅微機械加工時掩蔽的局部光刻方法。
背景技術(shù)：
微機械加工技術(shù)(MEMS)自誕生30多年來獲得了迅猛發(fā)展，它集傳感器、執(zhí)行器及信息采集、處理電路等于一體，以其結(jié)構(gòu)微小、功耗低下、使用靈活方便等特點而廣泛應(yīng)用于航天、醫(yī)藥、環(huán)境監(jiān)測、汽車等各行各業(yè)。
硅的微機械加工包括體硅微機械加工和表面微機械加工；體硅微機械加工包括硅的濕法和干法腐蝕。體硅的干法刻蝕較之濕法腐蝕具有易于掩蔽、沾污少、成品率高的特點，但其成本很高，尤其是要求加工深度很大的時候，其成本高得幾乎無法用于大規(guī)模生產(chǎn)。濕法腐蝕加工成本低，但不易掩蔽、易沾污、不易控制、成品率低。實際操作中可結(jié)合二者使用，但依然必須解決好濕法腐蝕的掩蔽問題，這是提高成品率、降低成本的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種易于掩蔽、成品率高、成本低的體硅微機械加工方法。
本發(fā)明提出的體硅微機械加工方法，是利用隔離裝置結(jié)合局部光刻工藝實現(xiàn)硅的背部腐蝕和正面保護，避免正面和腐蝕液直接接觸，從而避免了使用黑蠟等用于正面保護的掩膜，因而沒有掩膜質(zhì)量不好帶來的鉆蝕，長時間腐蝕引起的掩膜質(zhì)量變壞以及去除掩膜困難且易沾污等問題，并且由于局部光刻保留了硅片的外圈不進行體加工，因而提高了硅片的強度，減輕了因濕法腐蝕引起的材料強度大大下降給后續(xù)工藝步驟帶來的問題。
隔離裝置結(jié)構(gòu)如圖1所示。它由隔離圈1、密閉容器2、硅片托盤3組成，隔離圈1設(shè)置于容器2的中間部位，將腐蝕液和硅片正面隔離，硅片4置于硅片托盤3上面、隔離圈1下面，腐蝕液5盛放于容器2內(nèi)硅片4的上方，容器2有帶冷凝器的蓋子。容器2和隔離圈1都采用抗腐蝕液腐蝕的材料制作。如，容器可用teflon制作，隔離圈1可采用耐腐蝕的彈性體。
本發(fā)明所指的局部光刻工藝是相對于傳統(tǒng)的整個加工材料(如硅片)上全部進行光刻的有保留地光刻。這種局部光刻可有效防止腐蝕液在腐蝕圖形形成過程中滲過隔離墊圈腐蝕正面。局部光刻的保留區(qū)域(不光刻區(qū)域)內(nèi)徑應(yīng)略小于隔離圈的半徑，裕量應(yīng)保證隔離圈接觸區(qū)域沒有腐蝕圖形。其示意圖如圖2所示。


圖1為隔離裝置結(jié)構(gòu)簡2為局部光刻示意3為使用圖1隔離裝置，使用與不使用局部光刻的對比試驗。其中，(a-1)使用局部光刻KOH，背腐28小時后的形貌；腐蝕液無滲漏，邊緣掩膜完好。
(a-2)使用局部光刻法，背腐28小時后的正面形貌，正面完好，無任何腐蝕痕跡。
(b-1)不使用局部光刻KOH，背腐28小時后的形貌，腐蝕液明顯滲漏，腐蝕圖形和劃片槽出現(xiàn)在填圈外。
(b-2)不使用局部光刻法，背腐28小時后的正面形貌，正面腐蝕嚴重，已無法使用。
圖中標號1為隔離圈，2為容器，3為硅片托盤，4為硅片，5為腐蝕液盛放處，6為帶冷凝器的蓋子。
具體實施例方式
局部光刻主要是控制光刻區(qū)域的大小，這里用試驗用3寸片，傳統(tǒng)曝光工藝予以說明，現(xiàn)在工廠生產(chǎn)多采用步進式曝光系統(tǒng)，亦可按照上述要求方便控制曝光區(qū)域。
下面是用背部腐蝕法制作懸臂梁的例子，采用局部光刻，正面無其它特殊保護。
a.熱氧化生長500nm SiO2b.淀積100nm Si3N4c.雙面光刻，背面采用局部光刻，隔離圈1直徑67mm，光刻區(qū)域直徑63mm，保證隔離圈與硅片接觸區(qū)無圖形。可以用把光刻版外圈涂黑或是制作光刻版時把圖形限制在要求區(qū)域內(nèi)的辦法來實現(xiàn)局部光刻。
d.腐蝕去除無光刻膠保護的SiO2和Si3N4；去膠e.背面朝上把硅片放入腐蝕裝置，加40％KOHf.50度恒溫腐蝕28～30小時g.干法刻蝕懸空梁對比試驗(圖3)顯示，用局部光刻法可有效防止腐蝕液的滲漏，避免正面受腐蝕液的侵蝕，沒采用局部光刻的硅片正面腐蝕嚴重，無法進行后續(xù)步驟。
權(quán)利要求
1.一種用于硅微機械加工的局部光刻方法，其特征在于利用一隔離裝置結(jié)合局部光刻工藝實現(xiàn)硅的背部腐蝕和正面保護。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的體硅微機械加工的局部光刻方法，其特征在于所用的隔離裝置由隔離圈(1)、密閉容器(2)、硅片托盤(3)組成，隔離圈(1)設(shè)置于容器(2)的中間部位，將腐蝕液和硅片正面隔離，硅片(4)置于硅片托盤(3)上面、隔離圈(1)下面，腐蝕液(5)盛放于容器(2)內(nèi)硅片(4)的上方。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的體硅微機械加工的局部光刻方法，其特征在于局部光刻的保留區(qū)域內(nèi)徑略小于隔離圈(1)的半徑。
全文摘要
本發(fā)明為一種用于體硅微機械加工的局部光刻方法。它利用一個隔離裝置結(jié)合局部光刻工藝，實現(xiàn)硅背部腐蝕和正面保護。所述隔離裝置由隔離圈和密閉容器和硅片托盤組成，隔離圈將腐蝕液和硅正面隔離。本發(fā)明可確保腐蝕液無滲漏，邊緣掩膜完好，正面無腐蝕痕跡，大大提高了成品率。
文檔編號G03F7/00GK1594065SQ20041002523
公開日2005年3月16日 申請日期2004年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月17日
發(fā)明者黃洪湖, 陳聲育, 周嘉, 謝海芬, 黃宜平 申請人:復(fù)旦大學(xué)