基于二氧化硅薄膜的悬臂梁式点样针尖的集成制造方法

摘要

一种基于二氧化硅薄膜的悬臂梁式点样针尖的集成制造方法，首先在双面抛光的硅基体表面，通过热氧化生长一层二氧化硅薄膜，然后两次通过光刻胶掩膜反应离子刻蚀工艺，在氧化膜上开出储液槽窗口，形成液体导引通道，并形成悬臂梁和针尖精细结构图案，然后在硅片的背面通过掩膜化学刻蚀开出背刻蚀单晶硅释放悬臂梁的窗口，采用KOH溶液各向异性刻蚀，去掉悬臂梁下面的硅基体，释放已经微加工成型的二氧化硅悬臂梁针尖，形成了透明的二氧化硅悬臂梁点样针尖。本发明以热氧化二氧化硅薄膜取代一般的单晶硅膜，作为结构材料用于制作悬臂梁式点样针尖，不但能够显著提高针尖和流体通道的亲水性，完全没有内应力问题，而且集成制造流程更加方便高效。

主权项

1、一种基于二氧化硅薄膜的悬臂梁式点样针尖的集成制造方法，其特征在于包括如下步骤：1)采用厚度为300-800微米的双面抛光(100)硅基体(5)，在标准湿氧化工艺条件下氧化24小时以上，形成厚度为1.5-2.5微米的二氧化硅薄膜层；2)用3-4微米厚度的图形化正胶作为掩膜，采用反应离子刻蚀方法使二氧化硅薄膜层图形化，形成悬臂梁式点样针尖的整体外形轮廓，刻蚀时间为50-100分钟，悬臂梁(3)的长度为100-1000微米，宽度为20-300微米，同时刻蚀点样针尖尖端(4)的贯穿性精细结构，并同时在硅基体正面形成用于刻蚀储液槽(1)的二氧化硅窗口；3)去胶后再次用2-3微米光刻胶作为掩膜，采用反应离子刻蚀方法在已经形成的悬臂梁图案上刻蚀形成导引微通道(2)，沟通点样针尖尖端(4)与储液槽(1)之间的联系，导引微通道(2)是非上下贯通性微结构，其深度小于悬臂梁的厚度，宽度小于悬臂梁的宽度；4)通过双面光刻套准技术在硅基体(5)的背面形成背刻蚀释放悬臂梁式点样针尖的光刻胶窗口图案，然后借助反应离子刻蚀或者湿法化学刻蚀工艺，将光刻胶图案转移到背面的二氧化硅薄膜上，形成从背后刻蚀硅基体的窗口；5)用30-40wt％的KOH溶液在65-75℃下刻蚀去掉悬臂梁(3)下面的硅基体，使悬臂梁(3)悬空释放，再刻蚀正面的储液槽窗口的硅基体，使储液槽(1)深度为10-60微米，即得到基于二氧化硅薄膜的悬臂梁式点样针尖。