一种湿法腐蚀制作集成压阻SiO₂悬臂梁的方法

摘要

本发明涉及一种使用湿法腐蚀在硅片单面低成本制作集成压阻二氧化硅悬臂梁的方法，属于硅微机械制造技术领域。具体特征是使用四甲基氢氧化铵水溶液通过各向异性腐蚀释放二氧化硅悬臂梁结构，并且使用钛金铬三层复合金属作为引线，与硅压阻形成良好的欧姆接触，同时兼容湿法腐蚀以及后期的化学敏感修饰。本发明的特点是制作工艺成本低廉、节约时间、成品率高、可批量生产且便于和压敏电阻集成。

主权项

一种湿法腐蚀制作集成压阻SiO2悬臂梁的方法，包括压阻敏感电阻的形成，金属引线的形成、敏感薄膜粘附层的形成和悬臂梁的形成和释放，其特征在于使用四甲基氢氧化铵水溶液湿法腐蚀从硅片单面释放悬臂梁和使用钛金铬三层复合金属作为引线，位于最内层的钛与硅压阻形成欧姆接触，金作为中间层，铬位于最外层；制备步骤为：(1)采用SOI硅片，顶层硅用于制作压阻敏感电阻，二氧化硅埋层作为悬臂梁的主体，对顶层硅进行多次氧化减薄，然后热氧化形成氧化硅层；(2)光刻，用缓冲的氢氟酸溶液腐蚀氧化硅，形成压阻图形的腐蚀掩膜并去除光刻胶；(3)在KOH溶液中腐蚀顶层硅，直至SOI硅片的二氧化硅埋层，在120℃浓硫酸中清洗后，将压阻图形的腐蚀掩膜用缓冲的氢氟酸溶液腐蚀掉；(4)再进行干氧氧化，形成致密的氧化硅层，将压阻图形完全包裹起来以绝缘；(5)硼离子注入，然后进行硼主扩，以形成压阻敏感的电阻；(6)用光刻胶做掩膜，光刻出压阻引线孔图形，用缓冲的氢氟酸溶液腐蚀掉氧化硅形成引线孔；(7)在同一腔体中先后溅射钛、金薄膜，依次光刻腐蚀和去胶，形成钛‑金引线；(8)在步骤(7)形成的钛‑金引线上溅射铬金属薄膜，光刻、腐蚀、去胶，形成保护钛‑金引线的铬金属保护层，同时，腐蚀铬金属，使铬金属覆盖住下面的钛‑金引线，暴露出铬金属下层的一部分金薄膜，用以后续步骤进行压焊；(9)光刻并腐蚀二氧化硅埋层直至衬底硅，形成二氧化硅埋层悬臂梁的形状；(10)光刻敏感悬臂梁上敏感薄膜粘附层的图形，电子束蒸发铬层和金层，再利用剥离工艺形成敏感薄膜粘附层；(11)在80℃，利用质量比为25％，不含异丙醇的TMAH水溶液对衬底硅进行各向异性腐蚀，将悬臂梁全部释放。