陈 骄,董培涛,邸 荻,吴学忠

(国防科技大学机电工程与自动化学院,长沙 410073)

硅的各向异性湿法腐蚀技术已经有 20多年的发展历史,作为 MEMS器件制造常用的一种加工技术,硅的各向异性湿法腐蚀技术可以用来在硅衬底上加工出多种多样的结构。DRIE干法刻蚀是在制作高深宽比结构时采用较多的一种工艺,但是其加工设备非常昂贵,并且在侧壁陡直度的控制上也需要较多的工艺摸索与实践。相比之下,硅晶体结构决定了(110)晶向的硅片在湿法腐蚀工艺中可以自然的形成高深宽比的侧壁陡直结构,成本较低,已经有了较广泛的应用,如制作高深宽比的微反射镜结构、微光开关、光纤定位槽等[1-4]。

最常用的硅的各向异性腐蚀液是 EPW(己二胺 +邻苯二酚水溶液)、KOH水溶液和 TMAH(四甲基氢氧化铵)水溶液。EPW腐蚀过程的可控性差,且有剧毒,故不常用。KOH水溶液具有腐蚀表面质量好、腐蚀速率易控制等优点[5],但它在反应中引入金属离子会影响微结构的性能,与 MOS集成电路工艺的兼容性差,而且对 SiO2氧化层的腐蚀速率较高,因此在应用上受到一定的限制。

相比之下,TMAH腐蚀液无毒,不引入金属离子,能与 IC工艺结合;腐蚀速率较高同时也易于控制,对 SiO2氧化层的腐蚀速率很低。文献[6]研究了 TMAH腐蚀的粗糙度和腐蚀速率,发现 TMAH腐蚀液对(100)、(111)面的腐蚀表面光滑,粗糙度小,可用于高精度、微量程压力传感器的膜片制作等。文献[7]研究发现,在相同腐蚀速率下 TMAH腐蚀液腐蚀的表面比 KOH腐蚀的更加平整,表面出现的小丘也明显少于后者。……