专利名称：激光刻蚀硅脉象传感器悬臂梁的方法
技术领域：
本发明涉及一种采用激光刻蚀硅脉象传感器悬臂梁的方法，尤其是该方法为激光加工技 术与微电子机械加工系统(MEMS)相结合刻蚀硅悬臂梁的方法。
背景技术：
目前，《Sensors and Actuators》和《半导体学报》等杂志中一些报道给出公知的释放 硅悬臂梁的方法是釆用湿法或干法腐蚀，对硅杯进行各向异性腐蚀或各向同性腐蚀。国内外 研究机构在MEMS工艺中，经常采用的是KOH、联氨和水腐蚀液、TMAH腐蚀液和EPW等湿法腐蚀 液。但是，由于快腐蚀面的削蚀作用，会在凸角处出现削角现象。例如，(100)硅片在EPW腐
蚀液中进行各向异性腐蚀释放硅微悬臂梁时，因在硅片aii)侧面相交的凸角处出现一些腐蚀
速率较高的晶面，使硅悬臂梁凸角掩膜下的硅受到侧向腐蚀，出现十分严重的硅悬臂梁凸角削 角现象，梁的有效面积减小，无法得到完整的硅悬臂梁结构，严重影响硅悬臂梁的质量和性 能。国内外研究机构目前的主要研究目标限于在硅悬臂梁结构的凸角上附加方形、矩形、三 角形、〈U0〉条形、〈100〉条形等不同的掩膜图形，实现对削角的补偿，获得尽量完整的凸角 结构，但各种补偿方法都存在不足和局限性，无法得到结构精准、质量好的硅悬臂梁。
发明内容
为了克服现有的释放硅悬臂梁方法存在凸角削角现象，无法得到完整的悬臂梁结构的不 足，本发明提供一种采用激光加工技术精准释放硅悬臂梁的方法，该方法不仅能释放出无削 角现象的硅悬臂梁，而且也为其他微结构的制备提供了高质量的激光刻蚀方法。
本发明的制造方法所采用的工艺方案是在硅片上，采用MEMS技术在硅微悬臂梁的根部 制作由四个P沟道增强型场效应管(P-MOSFETs)组成的惠斯通电桥，将硅片的背面硅衬底利用 感应耦合等离子体(ICP)刻蚀技术或硅各向异性腐蚀技术加工成硅杯结构，再利用激光加工 技术，刻蚀出硅悬臂梁。
本发明的有益效果是，可以克服了传统释放硅悬臂梁方法中出现的削角问题，制造的悬 臂梁图形呈规则矩形，而且采用该方法刻蚀的硅悬臂梁表面平整度好，垂直度高，尺寸精准， 刻蚀速率高，具有不需要光刻显影就能进行图形加工的优越性，也为制备微悬臂梁和其它微 结构提供了一种新方法。
下面结合附图和实施例对本发明进一歩说明。 图l是本发明的工艺原理图。
图2是本发明的第一个实施例制造的硅微悬臂梁结构脉象传感器图。 图3是图2的俯视图。
图4是以图1中硅微悬臂梁根部的一个P-M0SFET为例，给出硅微悬臂梁结构脉象传感器剖 面图。
图5是图2中四个P-MOSFET s组成的惠斯通电桥。
图6是以图2中硅微悬臂梁根部的一个P-MOSFET为例，给出工艺流程剖面图。 图7是激光刻蚀悬臂梁系统图。
在图2中，l.由四个P沟道增强型场效应管(P-MOSFETs)构成的惠斯通电桥，2.硅悬臂梁， 3.硅材料，4.Si02材料。
在图7中，5.计算机和控制系统，6.激光系统，7.激光束，8.玻璃基底，9.载物工作台。
具体实施例方式
在图2所示的实施例中，选用的材料是双面抛光的电阻率为100Q'cm的N型(IOO)晶向硅 片3，采用IC常规硅片淸洗工艺对选用的硅片进行清洗后，放进高温氧化炉进行双面氧化， 形成具有一定厚度的二氧化硅层4，对硅片上表面进行一次光刻，光刻出P掺杂区窗口，采 用离子注入技术形成P—掺杂区，采用干氧-湿氧-T氧的方法进行二次氧化，并淀积多晶硅，形成MOS场效应管的栅极，然后二次光刻，刻出衬底窗口，利用离子注入工艺形成N+区，再 进行三次氧化和三次光刻形成源漏窗口，并采用离子注入工艺形成源漏P+区，接着进行四次 氧化，四次光刻，刻出引线孔区域，蒸镀铝电极，再反刻铝，形成由四个P-MOSFETs构成的 惠斯通电桥1，然后将制备好的硅片放进高温炉中加温到41(TC十分钟进行合金化，以确保铝、 硅之间形成欧姆接触。然后，利用ICP刻蚀技术对光刻好的硅片进行等离子体刻蚀或各向异 性腐蚀，在硅片的背面光刻出硅杯窗口。最后，利用激光雕刻机刻蚀出硅悬臂梁2。激光系 统6由计算机5自动控制，硅杯和玻璃基底8—起固定在载物工作台9上，在硅杯上找好基 准点坐标,在计算机的打标操作系统中，结合硅杯和预期的硅悬臂梁的结构，设计激光刻蚀的 形状和尺寸，设定激光功率和打标次数等参数，利用激光束7刻蚀出硅悬臂梁2。
权利要求
1.一种采用激光释放硅悬臂梁的工艺方法，其特征是在硅片上，采用MEMS技术在硅微悬臂梁的根部制作由四个P沟道增强型场效应管(P-MOSFETs)组成的惠斯通电桥，将硅片的背面硅衬底利用感应耦合等离子体(ICP)刻蚀技术或各向异性腐蚀技术加工成硅杯结构，再利用激光加工技术，刻蚀出硅悬臂梁。
2. 根据权利要求1所述的工艺方法，将硅片的背面硅衬底利用MEMS技术加工成硅杯结构， 既可以采用干法刻蚀，也可以采用湿法深槽腐蚀，所刻蚀的图形可以是多种计算机能够设 计的图形。
全文摘要
本发明涉及一种采用激光释放硅悬臂梁的方法，尤其是该方法为激光加工技术与微电子机械加工系统(MEMS)相结合刻蚀硅悬臂梁的方法。本发明提供一种采用激光精准释放硅悬臂梁的方法，该方法不仅能释放出无削角的硅悬臂梁，而且为其他微结构的制备提供高质量的激光刻蚀方法。本发明的制造方法所采用的工艺方案是在硅片上，采用MEMS技术在硅微悬臂梁的根部制作由四个P沟道增强型场效应管(P-MOSFETs)组成的惠斯通电桥，将硅片的背面硅衬底利用感应耦合等离子体(ICP)刻蚀技术加工成硅杯结构，并用激光刻蚀出硅悬臂梁。本发明的有益效果是，克服了传统释放硅悬臂梁方法的削角问题，无需光刻显影，刻蚀速率高。
文档编号B81C1/00GK101602480SQ20081006469
公开日2009年12月16日 申请日期2008年6月11日 优先权日2008年6月11日
发明者温殿忠, 璐 王 申请人:黑龙江大学;温殿忠;王 璐