專利名稱：?jiǎn)尉Ч枰r底上可動(dòng)微機(jī)械結(jié)構(gòu)單片集成的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微電子機(jī)械加工技術(shù)領(lǐng)域中的一種單晶硅襯底上可動(dòng)微機(jī)械結(jié)構(gòu)單片集成的制作方法，特別適用于多種具有可動(dòng)微電子機(jī)械結(jié)構(gòu)器件的制作。
背景技術(shù)：
微電子機(jī)械系統(tǒng)又稱MEMS，它是指大小在毫米量級(jí)以下，可控制、可運(yùn)動(dòng)的微型機(jī)電裝置，它是在毫微米尺寸上來(lái)實(shí)現(xiàn)許多宏觀規(guī)模上存在的機(jī)械構(gòu)件，并和微電子有機(jī)的結(jié)合構(gòu)成具有特定功能的系統(tǒng)，它具有重量輕、體積小、成本低和集成化等優(yōu)點(diǎn)。微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)興起于80年代中期，90年代初得到迅猛發(fā)展。目前世界上許多發(fā)達(dá)國(guó)家都把微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)放在優(yōu)先發(fā)展的地位。美國(guó)把微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)與航天技術(shù)和信息技術(shù)列為21世紀(jì)的三大關(guān)鍵技術(shù)。微電子機(jī)械系統(tǒng)既可以集傳感器、執(zhí)行器和數(shù)字電路于一塊半導(dǎo)體芯片上，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)集成，又可以將傳感器、執(zhí)行器和電路分別制造再混合集成。微電子機(jī)械系統(tǒng)的主要應(yīng)用領(lǐng)域有制導(dǎo)，導(dǎo)航，微型衛(wèi)星，兵器，雷達(dá)，光通信，微波通信，醫(yī)學(xué)等。在國(guó)外微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)飛速發(fā)展，研發(fā)成果向產(chǎn)品轉(zhuǎn)化的速度極快。許多微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)成熟，甚至已經(jīng)變成廉價(jià)的日用品出現(xiàn)在日常生活中。
微電子機(jī)械加工技術(shù)作為MEMS加工基礎(chǔ)它的地位與作用也變得越來(lái)越重要。微電子機(jī)械加工技術(shù)以硅基為主，還有LIGA，準(zhǔn)LIGA和基于金屬或非金屬的精密機(jī)械加工。硅基微加工分為體硅加工和表面硅加工。體硅加工又分為體硅“三明治”，體硅溶片，正面體硅，SOI和SCREAM等。硅基工藝和LIGA、準(zhǔn)LIGA工藝易于批量制備，逐漸成為微電子機(jī)械系統(tǒng)制造技術(shù)的主流。LIGA工藝起源于德國(guó)，其優(yōu)點(diǎn)是制作的深寬比高，制作出的器件性能高。但由于加工需要X光同步輻射源，加工成本太高，目前使用者較少。在硅基工藝中，表面加工采用多層薄膜結(jié)構(gòu)(一般小于3μm)和犧牲層腐蝕技術(shù)，制作工藝復(fù)雜且不易控制，目前國(guó)內(nèi)采用較少，主要采用體硅工藝，在體硅工藝中采用最多的是體硅溶片工藝，即硅—玻璃鍵合的雙層結(jié)構(gòu)，和表面工藝相比體硅工藝具有更大的加工空間(一般大于20μm)，但體硅溶片工藝也存在許多缺點(diǎn)，如工藝復(fù)雜，而且需要硅—玻璃鍵合增加了工藝難度并導(dǎo)致成品率降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于避免上述背景技術(shù)中的不足之處而提供一種采用濃硼深擴(kuò)散、光刻、深反應(yīng)離子刻蝕和選擇性濕法腐蝕技術(shù)的單晶硅襯底上可動(dòng)微機(jī)械結(jié)構(gòu)單片集成的制作方法，本發(fā)明還具有制造成本低廉、操作制造簡(jiǎn)易、能單片集成、便于大規(guī)模集成等特點(diǎn)。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，它包括下列步驟①單面拋光N型單晶硅片1；②在溫度1175℃下，用固態(tài)硼源對(duì)N型單晶硅片1雙面深結(jié)濃硼擴(kuò)散，形成濃硼擴(kuò)散P型層2，構(gòu)成電絕緣PN結(jié)；③濃硼擴(kuò)散P型層2上涂一層光刻膠3；④對(duì)拋光P型層2面上光刻膠3進(jìn)行光刻，形成懸空可動(dòng)微結(jié)構(gòu)圖形；⑤以光刻膠3為掩膜，深反應(yīng)離子刻蝕P型硅區(qū)至N型硅區(qū)，可動(dòng)微結(jié)構(gòu)成型；⑥用硫酸煮8至10分鐘去除光刻膠3，利用選擇性濕法腐蝕對(duì)濃硼擴(kuò)散P型層的不腐蝕性挖空N型硅區(qū)，可動(dòng)微結(jié)構(gòu)懸空，器件成型。
上述第②步中濃硼擴(kuò)散P型層(2)結(jié)深大于40μm，濃硼擴(kuò)散濃度大于1×1019cm-3。
上述第⑤步中深反應(yīng)離子刻蝕N型硅區(qū)深度大于40μm。
上述第⑥步中選擇性濕法腐蝕劑為乙二胺、鄰苯二酚和水混合液，乙二胺、鄰苯二酚和水混合液的成份比例為乙二胺∶鄰苯二酚∶水等于7.5ml∶1.2g∶2.4ml，在溫度100℃下進(jìn)行腐蝕釋放可動(dòng)微結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明相比背景技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)1、發(fā)明采用了濃硼深擴(kuò)散、光刻、深反應(yīng)離子刻蝕和選擇性濕法腐蝕制作工藝，具有制造成本低廉、操作制造簡(jiǎn)易。
2、本發(fā)明具有單片集成特點(diǎn)，更易于大規(guī)模集成，提高集成度。


圖1為本發(fā)明單晶硅襯底上可動(dòng)微機(jī)械結(jié)構(gòu)單片集成的制作方法的工藝流程圖。
圖中1為N型單晶硅片、2為P型層、3為光刻膠。
具體實(shí)施例方式
(1)在市售通用拋光機(jī)上單面拋光N型單晶硅片1，如圖1-(a)。
(2)在1175℃下，用固態(tài)硼源對(duì)N型單晶硅片1雙面深結(jié)濃硼擴(kuò)散，形成濃硼擴(kuò)散P型層2，構(gòu)成電絕緣PN結(jié)，濃硼擴(kuò)散P型層2結(jié)深大于40μm，濃硼擴(kuò)散濃度大于1×1019cm-3，如圖1-(b)。
(3)濃硼擴(kuò)散P型層2上涂一層正性AZ1450型光刻膠3，涂光刻膠3厚度為1μm，如圖1-(c)。
(4)對(duì)拋光P型層2面上光刻膠3進(jìn)行光刻，形成懸空可動(dòng)微結(jié)構(gòu)圖形，如圖1-(d)。
(5)以光刻膠3為掩膜，深反應(yīng)離子刻蝕P型硅區(qū)至N型硅區(qū)，可動(dòng)微結(jié)構(gòu)成型，深反應(yīng)離子刻蝕N型硅區(qū)深度大于40μm，如圖1-(e)。
(6)用硫酸煮8至10分鐘去除光刻膠3，利用選擇性濕法腐蝕對(duì)濃硼P區(qū)的不腐蝕性挖空N區(qū)，可動(dòng)微結(jié)構(gòu)懸空，器件成型。采用的選擇性濕法腐蝕劑為乙二胺、鄰苯二酚和水混合液，乙二胺、鄰苯二酚和水混合液的成份比例為乙二胺∶鄰苯二酚∶水等于7.5ml∶1.2g∶2.4ml，在溫度100℃下進(jìn)行腐蝕釋放可動(dòng)微結(jié)構(gòu)，如圖1-(f)。
權(quán)利要求
1.一種單晶硅襯底上可動(dòng)微機(jī)械結(jié)構(gòu)單片集成的制作方法，其特征在于它包括步驟①單面拋光N型單晶硅片(1)；②在溫度1175℃下，用固態(tài)硼源對(duì)N型單晶硅片(1)雙面深結(jié)濃硼擴(kuò)散，形成濃硼擴(kuò)散P型層(2)，構(gòu)成電絕緣PN結(jié)；③濃硼擴(kuò)散P型層(2)上涂一層光刻膠(3)；④對(duì)拋光P型層(2)面上光刻膠(3)進(jìn)行光刻，形成懸空可動(dòng)微結(jié)構(gòu)圖形；⑤以光刻膠(3)為掩膜，深反應(yīng)離子刻蝕P型硅區(qū)至N型硅區(qū)，可動(dòng)微結(jié)構(gòu)成型；⑥用硫酸煮8至10分鐘去除光刻膠(3)，利用選擇性濕法腐蝕對(duì)濃硼擴(kuò)散P型層的不腐蝕性挖空N型硅區(qū)，可動(dòng)微結(jié)構(gòu)懸空，器件成型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單晶硅襯底上可動(dòng)微機(jī)械結(jié)構(gòu)單片集成的制作方法，其特征在于所述的第②步中濃硼擴(kuò)散P型層(2)結(jié)深大于40μm，濃硼擴(kuò)散濃度大于1×1019cm-3。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的單晶硅襯底上可動(dòng)微機(jī)械結(jié)構(gòu)單片集成的制作方法，其特征在于所述的第⑤步中深反應(yīng)離子刻蝕N型硅區(qū)深度大于40μm。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的單晶硅襯底上可動(dòng)微機(jī)械結(jié)構(gòu)單片集成的制作方法，其特征在于所述的第⑥步中選擇性濕法腐蝕劑為乙二胺、鄰苯二酚和水混合液，乙二胺、鄰苯二酚和水混合液的成份比例為乙二胺∶鄰苯二酚∶水等于7.5ml∶1.2g∶2.4ml，在溫度100℃下進(jìn)行腐蝕釋放可動(dòng)微結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種單晶硅襯底上可動(dòng)微機(jī)械結(jié)構(gòu)單片集成的制作方法，它涉及微電子機(jī)械工藝加工技術(shù)領(lǐng)域中的微電子機(jī)械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)器件的制造。它采用濃硼擴(kuò)散、光刻、深反應(yīng)離子刻蝕和選擇性濕法腐蝕技術(shù)工藝，實(shí)現(xiàn)可動(dòng)懸空與固定微結(jié)構(gòu)都制作在同一單晶硅片上，達(dá)到可動(dòng)微機(jī)械單片集成制作目的。本發(fā)明具有制造成本低廉，操作制造簡(jiǎn)易，能單片集成和大規(guī)模集成等優(yōu)點(diǎn)，適合于光開(kāi)關(guān)、諧振器、加速度計(jì)等多種具有可動(dòng)微結(jié)構(gòu)器件的制作。
文檔編號(hào)B81C1/00GK1454835SQ0311213
公開(kāi)日2003年11月12日 申請(qǐng)日期2003年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月11日
發(fā)明者徐永青, 楊擁軍, 李海軍 申請(qǐng)人:中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十三研究所