[发明专利]多层硅微机械结构的掩模－无掩模腐蚀技术

摘要

本发明是加工多层硅微机械结构的掩模—无掩模各向异性腐蚀技术。已有技术采用掩模淀积，光刻和在掩模限制下的硅各向异性腐蚀，用以制作多层结构时工艺复杂而且不能形成较深的结构，有很大的局限性。本发明利用了ＫＯＨ腐蚀液对有掩模腐蚀形成的〈１１０〉方向硅台阶作无掩模腐蚀时{３１１}面取代原{１１１}侧面的特性和相对台阶之间的相互作用，可同时产生多个可位于任意深度的新层面。因此可制成现有技术无法加工的多层硅微机械结构。$#!

主权项

1．一种多层硅微机械结构的“掩模-无掩模”腐蚀技术，用KOH水溶液对单晶硅片进行“掩模-无掩模”腐蚀，在(001)硅片上制作边棱沿&#60110&#62晶向的多层硅微机械结构，其特征在于预先设计光刻掩模图形以及掩模和无掩模腐蚀深度的数据，然后，先对表面有边沿&#60110&#62方向的矩形腐蚀掩模或复合掩模的窗口内的硅片在KOH腐蚀液中进行有掩模腐蚀，再去除表面掩模，继续在KOH腐蚀液中进行无掩模腐蚀，同时形成深度不同的与掩模图形相应的多层立体结构，掩模设计根据以下公式进行。h0=(1tgα-sinθγ3)w≈(0.71-0.43/γ3)w]]>其中h0是形成新层面所要求的有掩模腐蚀深度的临界值，γ3为{311}面与(001)面的腐蚀速率比，w是有掩模腐蚀窗口的宽度，α是有掩模腐蚀是形成的{111}侧面与(001)底面的夹角θ是{311}面与水平(001)面之间的夹角，根据某层面相对底面的高度的要求h2决定有掩模腐蚀的深度h为：h=h0+h2；在于在满足上述条件下，在无掩模腐蚀深度达到一个特定的值d1时，{311}侧面正好完全取代原有的{111}侧面：d1=211Wγ3≈0.426w/γ3]]>在无掩模腐蚀深度d大于d1时，底部出现夹于{3ll}侧面之间的新层面，这个新层面的的宽度为：L=2[γ3sinθ-1tanθ](d-d1)≈(4.69γ3-4.24)(d-d1)]]>其中d1为{311}侧面完全取代{111}侧面时的无掩模腐蚀深度，由上式决定无掩模腐蚀的深度d。