一种MEMS红外光源及其制备方法

摘要

本发明公开了一种MEMS红外光源及其制备方法，通过MEMS加工技术，制备出适合气体检测的MEMS红外光源，包括如下步骤：1）在双面抛光的单晶硅衬底上，利用干法氧化的方法，在两面形成致密的氧化硅薄膜，随后以化学气相沉积的方式在正面生长氮化硅薄膜；2）在氮化硅薄膜上，以磁控溅射的方式生长电极连接层Ti和电极层Pt；3）以MEMS加工工艺中的光刻、刻蚀等方法，图形化出加热电极；4）以反应离子刻蚀的方式，去除多余的氧化硅和氮化硅；5）以干法刻蚀和湿法刻蚀相结合的方式，形成悬空结构。本发明制备的MEMS红外光源工艺简单，成本低，易于批量化生产，适用于便携式、微型化的气敏检测系统。

主权项

一种MEMS红外光源的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：步骤1：清洗单晶硅片，将厚度为500‑550um的双面抛光的单晶硅片放在由H₂O₂ 和H₂SO₄ 混合而成的清洗液中清洗，然后用去离子水冲洗，并用氮气吹干，置于净化环境中作为单晶硅衬底待用；步骤2：双面热氧化单晶硅衬底，采用干法氧化的方法，在所述单晶硅衬底正、反面形成SiO₂薄膜层；步骤3：生长Si₃N₄薄膜层，利用LPCVD/PECVD设备在所述单晶硅衬底正面的SiO₂薄膜层上生长Si₃N₄薄膜层；步骤4：图形化加热电极，在生长SiO₂、Si₃N₄薄膜层上，利用MEMS工艺图形化出加热电极图案，具体包括以下步骤：    步骤4.1）电极连接层溅射，通过磁控溅射设备溅射一层金属Ti作为电极连接层；    步骤4.2）电极层溅射，在所述电极连接层上，溅射一层金属Pt层作为电极层；步骤5：图形化悬空区域，在所述单晶硅衬底反面的SiO₂薄膜层上，利用MEMS工艺图形化出需要悬空区域的图案，具体包括以下步骤：    步骤5.1）SiO₂刻蚀，在所述单晶硅衬底反面图形化后的需要悬空的区域，利用RIE刻蚀设备进行SiO₂刻蚀；    步骤5.2）单晶硅刻蚀，在刻蚀SiO₂后的单晶硅衬底上，利用ICP硅刻蚀设备进行单晶硅刻蚀，刻蚀深度为400‑450um；步骤6：加热电极释放，具体包括以下步骤：    步骤6.1）利用化学腐蚀方法去除单晶硅衬底正面多余的金属Ti、Pt及光刻胶；    步骤6.2）Si₃N₄刻蚀，在去除光刻胶和多余的金属Ti、Pt之后，利用RIE刻蚀设备将加热电极旁边残余的Si₃N₄刻蚀掉；    步骤6.3）SiO₂刻蚀，在刻蚀Si₃N₄之后，利用RIE刻蚀设备将加热电极旁边残余的SiO₂刻蚀掉；步骤7：硅穿通刻蚀，利用单晶硅湿法刻蚀工艺，在刻蚀溶液中穿通刻蚀，以刻蚀出具有悬空结构的单晶硅衬底；步骤8：清洗，利用有机溶剂乙醇和去离子水，对刻蚀后的单晶硅进行清洗；步骤9：机械划片，利用机械划片机，对阵列器件进行划片，分割成单个的MEMS红外光源。