[发明专利]一种钛可动器件的制作方法

说明书

技术领域

本发明属于微电子机械系统(MEMS)加工技术领域，具体涉及一种基于深刻蚀技术的金属钛可动器件的微细加工方法。

背景技术

目前主流的硅基MEMS技术中高深宽比的可动结构广泛应用于各类传感器和驱动器，得到的器件工作效率高，电容极板面积大、驱动力大、占用芯片面积小、功率承载能力和集成度都较高。传统的硅基加工方法是利用KOH背腔腐蚀结合ICP深刻蚀实现的，这样背腔占用面积较大(Nayve，R.；Fujii，M.；Fukugawa，A.；Murata，M.；“High resolution longarray thermal ink jet printhead fabricated by anisotropic wet etching and deep Si RIE”，MicroElectro Mechanical Systems，2003.MEMS-03 Kyoto.IEEE The Sixteenth Annual InternationalConference on，Page(s)：456-461)。另一种常见的方法是直接使用SOI片进行加工(SiavashPourkamali，and Farrokh Ayazi，SOI-Based HF And VHF Single-Crystal Silicon ResonatorsWith Sub-100 Nanometer Vertical Capacitive Gap，Transducers′03，pp.837-840.)。还有就是用SCREAM(single crystal reactive etching and metalisation)工艺实现可动结构(Shaw K.A.，Zhang Z.L.，MacDonald N.C.，“SCREAM I：A single mask，single crystal silicon，reactive ionetching process for microelectromechanical structures”，Sensors and Actuators A(Physical).Jan.1994，vol.A40，(no.1)：63-70.)，但这种方法工艺比较复杂，也不容易达到较大的深宽比。同时硅作为结构材料存在本身导电性不佳，断裂韧度差等缺点，如果器件表面存在接触和摩擦，其可靠性不佳。同时，也有采用先键合再刻蚀的方法来实现可动结构的，但是这样不可避免的会发生footing效应和Lag效应，而且因为键合片的缘故，光刻精度会变差，刻蚀均匀性也会受到影响。目前，对于钛可动结构，特别是高深宽比的钛可动结构的加工，还没有一种成熟的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于等离子深刻蚀技术的钛可动器件制作方法，实现钛微小器件的加工，特别是高深宽比可动器件的加工。

本发明的技术方案如下：

一种钛可动器件的制作方法，包括以下步骤：

(1)在钛基片正面表面涂覆或者淀积一层掩膜(参见图1)；

(2)根据器件形状对掩膜进行图形定义(参见图2)；

(3)通过等离子体刻蚀技术从正面刻蚀钛基片到所需深度形成刻蚀深槽(参见图3)；

(4)除去剩余的掩膜(参见图4)；

(5)淀积填充材料将刻蚀深槽填满，以保护结构不被破坏(参见图5)；

(6)去除钛基片表面多余的填充材料，露出钛基片正面表面以便于键合(参见图6)；

(7)将钛基片正面和另一衬底基片键合(参见图7)；

(8)对键合后的钛基片从背面进行化学腐蚀和化学机械抛光，至露出刻蚀深槽(参见图8)；

(9)从背面去除刻蚀深槽中的填充材料，释放可动结构(参见图9)。

上述步骤(1)所用掩膜的材料可以是光刻胶或其他有机聚合物，还可以是金属或氧化物等等，只要在步骤(3)对钛基片进行刻蚀时，刻蚀方法对钛和掩膜材料达到一定的选择比(一般大于1)即可。

上述步骤(2)中，如果掩膜材料是光刻胶可以通过光刻显影的方法直接定义图形，其他材料的掩膜则可以通过掩膜版光刻的方法，利用湿法化学腐蚀或者干法等离子体刻蚀来定义图形。对于金属材料，一般都有各自对应的腐蚀速率快的酸溶液。二氧化硅或者二氧化钛等氧化物一般通过等离子体刻蚀定义图形。光刻胶以外的有机聚合物可以使用氧等离子体进行刻蚀。

上述步骤(3)对钛进行等离子体刻蚀中，通常是采用氯基气体进行刻蚀，通过调节优化条件，可以得到理想的刻蚀结果。