在绝缘体上硅的硅片上纳米宽度谐振结构及其制作方法

摘要

本发明涉及一种在SOI硅片上纳米宽度谐振结构及制作方法，其特征在于巧妙利用了(110)晶向硅片的各向异性湿法腐蚀特性，通过精确控制光刻掩模图形与(112)晶向间夹角，利用各向异性湿法腐蚀会自动校准晶向、同时结合腐蚀液对(111)晶面的低速腐蚀减小宽度，在(110)绝缘体上硅的硅片上制作出宽度小于光刻最小线宽、侧壁为(111)晶面的纳米梁结构，通过浓硼自终止技术很好地控制锚点和驱动电极的形貌。利用本发明可以制成宽度小于100纳米的纳米梁，在纳米梁两侧制作驱动/敏感电极，从而实现纳米谐振结构。由于各向异性湿法腐蚀对硅(111)晶面的腐蚀速率慢，可以通过控制腐蚀时间实现对纳米梁宽度的较精确控制。

主权项

1. 一种在绝缘体上硅的硅片上纳米宽度谐振结构的制作方法，其特征在于利用上表面为(110)晶面的单晶硅的各向异性湿法腐蚀特性制作纳米宽度的结构和利用浓硼自终止技术控制锚点与驱动电极的形貌；在纳米梁两侧制作驱动/敏感电极，实现纳米谐振结构，制作步骤由以下六步组成：①晶向腐蚀首先通过热氧化在(110)SOI硅片表面生长一层二氧化硅层，然后在硅片上涂光刻胶、光刻并形成辐条状图形，并用腐蚀的方法去除辐条部分的二氧化硅从而将辐条状图形转移到二氧化硅层上；去除光刻胶后将硅片放入碱性各向异性腐蚀液中进行腐蚀，与<112>晶向接近的图形经过一段腐蚀后其侧壁自动校准为(111)晶面、与上表面的交线自动校准为<112>晶向，且宽度不变；②浓硼扩散去除硅片表面的二氧化硅层，重新热氧化生成一层二氧化硅层，所述的二氧化硅层将作为后续浓硼扩散和各向异性腐蚀的掩模层，然后用集成电路工艺中的光刻技术去除锚点和电极处的二氧化硅层，再用集成电路工艺中的扩散或离子注入工艺在锚点与电极处进行硼重掺杂，在整个上层硅厚度内掺杂浓度达到1020cm-3以上；其他区域表面覆盖有一层二氧化硅掩模；③制作金属压焊块在锚点和电极处采用溅射和电镀的方法制作金属压焊块用于实现电学引线；金属压焊块应能够承受后续的各向异性湿法腐蚀，所述的压焊块为Cr/Au层；④作梁区掩模利用光刻技术形成与<112>晶向成一定夹角的梁区掩模，并去除锚点和电极周围的掩模，梁区与<112>晶向的夹角根据设计的需要设定；⑤腐蚀形成纳米梁将步骤④所得的结构放入各向异性腐蚀液中进行腐蚀，腐蚀梁侧壁会自动校准为(111)晶面，并采用各向异性腐蚀液进一步减薄纳米梁直至梁宽度达到设计要求；⑥释放纳米梁利用氢氟酸腐蚀去除纳米梁下的二氧化硅埋层，使纳米梁自由振动。