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1、(10)申请公布号 CN 102285636 A (43)申请公布日 2011.12.21 CN 102285636 A *CN102285636A* (21)申请号 201110220751.0 (22)申请日 2011.08.03 B81C 1/00(2006.01) (71)申请人 中国人民解放军国防科学技术大学 地址 410073 湖南省长沙市砚瓦池正街 47 号中国人民解放军国防科学技术大学 机电工程与自动化学院 (72)发明人 肖定邦 吴学忠 胡小平 陈志华 周泽龙 王雄 侯占强 张旭 刘学 (74)专利代理机构 湖南兆弘专利事务所 43008 代理人 赵洪 杨斌 (54) 发明名。
2、称 一种多边形截面硅梁的湿法腐蚀制备工艺 (57) 摘要 本发明公开了一种多边形截面硅梁的湿法腐 蚀制备工艺， 包括以下步骤 ： 首先制备硅梁斜面 ； 然后在形成硅梁斜面的硅片的正面生成晶棱保护 层以保护硅梁斜面， 尤其是保护晶棱 ； 最后硅梁 成型 ； 作为一个总的发明构思， 本发明还公开了 一种多边形截面硅梁的湿法腐蚀制备工艺， 包括 以下步骤 ： 首先制备硅梁斜面 ； 然后在形成硅梁 斜面的硅片的正面和反面均生成晶棱保护层以保 护硅梁斜面， 尤其是保护晶棱 ； 最后硅梁成型 ； 本 发明的多边形截面硅梁湿法腐蚀制备工艺， 通过 在硅片表面生成晶棱侧蚀保护层， 能有效抑制湿 法腐蚀过程中晶。
3、棱削角， 使硅梁的晶棱完整保留， 提高了硅梁的力学性能 ； 同时制备工艺操作简 单， 成本低廉。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 7 页 附图 10 页 CN 102285646 A1/2 页 2 1. 一种多边形截面硅梁的湿法腐蚀制备工艺， 其特征在于， 包括以下步骤 ： （1） 制备硅梁斜面 ： 以 （100） 晶向的硅片作为硅梁基体， 并在所述硅片的正面和反面生 成掩模层 ； 利用单面对准光刻工艺对硅片的正面进行光刻， 刻蚀硅片正面的掩模层， 在硅片 正面得到掩模图形 ； 在恒温碱性溶液中对含有掩模图形的硅片。
4、进行各向异性湿法腐蚀， 待 硅片腐蚀深度超过硅片总厚度的 1/2 后， 形成硅片正面的腐蚀槽， 去除硅片表面的掩模层， 得到硅梁斜面 ； （2） 保护硅梁斜面 ： 在形成硅梁斜面的硅片的正面生成用于防止晶棱侧蚀的保护层， 在 所述的形成硅梁斜面的硅片的反面再次生成掩模层 ； （3） 硅梁成型 ： 利用双面对准光刻工艺对经步骤 （2） 处理的硅片的反面进行光刻， 刻蚀 硅片反面的掩模层， 在硅片反面得到掩模图形 ； 在恒温碱性溶液中对含有掩模图形的硅片 再次进行各向异性湿法腐蚀， 形成硅片反面的腐蚀槽， 直到硅片腐蚀穿透， 然后取出硅片， 去除其表面的保护层和掩模层， 制得多边形截面硅梁。 2.。
5、 根据权利要求 1 所述的制备工艺， 其特征在于， 所述步骤 （1） 中的掩模图形具体是通 过以下步骤得到 ： 在硅片的正面旋涂光刻胶， 利用单面对准光刻工艺对硅片的正面进行光 刻， 显影后在硅片的正面得到光刻胶掩模图形 ； 然后在硅片的反面旋涂光刻胶保护层 ； 最 后在缓冲氢氟酸溶液中利用光刻胶掩模图形对掩模层进行刻蚀， 完成图形转移， 在硅片的 正面得到掩模图形。 3.根据权利要求1所述的制备工艺， 其特征在于 ： 所述步骤 （3） 中的掩模图形具体是通 过以下步骤得到 ： 在硅片的反面旋涂光刻胶， 利用双面对准光刻工艺对硅片的反面进行光 刻， 显影后在硅片的反面得到光刻胶掩模图形 ； 然。
6、后在硅片的正面旋涂光刻胶保护层 ； 最 后在缓冲氢氟酸溶液中利用光刻胶掩模图形对掩模层进行刻蚀， 完成图形转移， 在硅片的 反面得到掩模图形。 4. 一种多边形截面硅梁的湿法腐蚀制备工艺， 其特征在于， 包括以下步骤 ： （1） 制备硅梁斜面 ： 以 （100） 晶向的硅片作为硅梁基体， 并在所述硅片的正面和反面生 成掩模层 ； 利用双面对准光刻工艺对硅片的正面和反面进行光刻， 刻蚀硅片的正面和反面 的掩模层， 在硅片的正面和反面均得到掩模图形 ； 在恒温碱性溶液中对含有掩模图形的硅 片进行各向异性湿法腐蚀， 待硅片腐蚀深度超过硅片总厚度的 1/2 后， 分别形成硅片的正 面和反面的腐蚀槽， 。
7、去除硅片表面的掩模层， 得到硅梁斜面 ； （2） 保护硅梁斜面 ： 在形成硅梁斜面的硅片的正面和反面各生成一层薄膜层， 所述薄膜 层的一部分为用于防止晶棱侧蚀的保护层， 所述薄膜层的另一部分为掩模层 ； （3） 硅梁成型 ： 利用双面对准光刻工艺对经步骤 （2） 处理的硅片的正面和反面进行光 刻， 刻蚀所述硅片正、 反面薄膜层中的掩模层， 并在硅片的正面和反面再次得到掩模图形 ； 在恒温碱性溶液中对含有掩模图形的硅片再次进行各向异性湿法腐蚀， 分别形成硅片正面 和反面的腐蚀槽， 直到硅片腐蚀穿透， 然后取出硅片， 去除其表面的薄膜层， 制得多边形截 面硅梁。 5. 根据权利要求 4 所述的制备。
8、工艺， 其特征在于， 所述步骤 （1） 和 （3） 中的掩模图形均 具体通过以下步骤得到 ： 在硅片的正面和反面旋涂光刻胶， 利用双面对准光刻工艺对硅片 的正面和反面进行光刻， 显影后在硅片的正面和反面均得到光刻胶掩模图形 ； 然后在缓冲 氢氟酸溶液中利用光刻胶掩模图形对掩模层进行刻蚀， 完成图形转移， 在硅片的正面和反 权 利 要 求 书 CN 102285636 A CN 102285646 A2/2 页 3 面均得到掩模图形。 6.根据权利要求1至5中任一项所述的制备工艺， 其特征在于 ： 所述的步骤 （1） 和步骤 （2） 中的掩模层， 以及所述步骤 （2） 中的保护层均为二氧化硅薄膜。
9、， 所述二氧化硅薄膜均是 通过在硅片表面进行热氧化工艺生成。 7.根据权利要求1至5中任一项所述的制备工艺， 其特征在于 ： 所述硅片为双面抛光n 型 （100） 硅片。 8. 根据权利要求 1 至 5 中任一项所述的制备工艺， 其特征在于 ： 所述步骤 （1） 和 （3） 中 的碱性溶液为 20wt% 30wt% 的四甲基氢氧化铵溶液， 腐蚀温度为 70 90。 权 利 要 求 书 CN 102285636 A CN 102285646 A1/7 页 4 一种多边形截面硅梁的湿法腐蚀制备工艺 技术领域 0001 本发明主要涉及到微机械加工领域 （MEMS） ， 具体涉及一种多边形截面硅梁的湿。
10、法 腐蚀制备工艺。 背景技术 0002 硅梁作为硅微陀螺、 硅微加速度计和微扭镜等多种微传感器和执行器的核心部 分， 是微纳器件的基本结构之一， 硅梁的性能对微机电系统的性能起决定性作用。 0003 各向异性湿法腐蚀工艺制备硅梁是利用碱性腐蚀剂对单晶硅不同晶面腐蚀速率 相差较大的原理对硅结构进行加工， 具有工艺简单、 成本低、 可靠性高、 适合于大批量生产 等优点。 0004 目前， 利用湿法腐蚀工艺制作的硅梁， 按截面形状分类可包括梯形截面硅梁、 六边形截面硅梁、 平行四边形截面硅梁等特殊形状截面硅梁。T. K. Tang 等人利用 光刻工艺以及后续湿法腐蚀工艺制作出梯形截面硅梁， 硅梁斜面。
11、与上下底面的夹角为 54.74 Silicon Bulk Micromachined Vibratory Gyroscope, Proc. SPIE vol 2810. pp.101-115, Space Sciencecraft Control and Tracking in the New Millennium, 1996 ； Sebastian 等人利用双面对准光刻和湿法腐蚀的方法在 （100） 硅片上， 制作出一种 平行四边形截面硅梁， 硅梁斜面与上下底面的夹角为 54.74 Three-Axes Monolithic Silicon Low-g Accelerometer, Jour。
12、nal of Microelectromechanical Systems， vol 9, pp. 551-556, December 2000。 0005 利用以上工艺制作的两种硅梁结构存在以下缺陷 ： 如图 1 所示的梯形截面硅梁， 包括硅梁上表面 1、 硅梁侧壁 2 和硅梁下表面 3， 在硅梁截面 4 中， 虚线表示设计硅梁截面， 实线表示实际硅梁截面， 虚线上的箭头表示侧蚀方向 5， 由图 1 可知， 梯形截面硅梁的下表 面与侧壁之间， 存在严重削角 ； 如图 2 所示的平行四边形截面硅梁， 包括硅梁上表面 1、 硅梁 侧壁 2 和硅梁下表面 3， 在硅梁截面 4 中， 虚线表示设计硅。
13、梁截面， 实线表示实际硅梁截面， 虚线上的箭头表示侧蚀方向 5， 由图 2 可知， 梯形截面硅梁的下表面与侧壁之间， 存在严重 削角 ； 可见， 在腐蚀过程中， 两种硅梁结构的侧壁之间以及与上下底面相交的晶棱处削角严 重， 从而导致硅梁截面产生变形， 降低了硅梁品质。 发明内容 0006 本发明所要解决的技术问题是 ： 针对现有技术的不足， 提供一种能有效消除晶棱 削角、 操作简单和成本低廉的多边形截面硅梁的湿法腐蚀制备工艺。 0007 为解决上述技术问题， 本发明采用以下技术方案 ： 一种多边形截面硅梁的湿法腐蚀制备工艺， 包括以下步骤 ： （1） 制备硅梁斜面 ： 以 （100） 晶向的硅。
14、片作为硅梁基体， 并在所述硅片的正面和反面生 成掩模层 （用于硅片的第一次各向异性湿法腐蚀） ； 利用单面对准光刻工艺对硅片的正面进 行光刻， 刻蚀硅片正面的掩模层， 在硅片正面得到掩模图形 ； 在恒温碱性溶液中对含有掩模 说 明 书 CN 102285636 A CN 102285646 A2/7 页 5 图形的硅片进行各向异性湿法腐蚀， 待硅片腐蚀深度超过硅片总厚度的 1/2 后， 形成硅片 正面的腐蚀槽， 去除硅片表面的掩模层， 得到硅梁斜面 （腐蚀槽斜面即为硅梁斜面） ； 所述硅 片优选为双面抛光 n 型 （100） 晶向的硅片 ； 所述恒温碱性溶液优选为 20wt% 30wt% 的四。
15、 甲基氢氧化铵 （TMAH） 溶液， 腐蚀温度优选为 70 90 ； （2） 保护硅梁斜面 ： 在形成硅梁斜面的硅片的正面生成用于防止晶棱侧蚀的保护层 （作 为第二次各向异性湿法腐蚀时晶棱侧蚀的保护层， 这样在进行第二次腐蚀的时候， 可避免 硅梁的侧壁之间以及与上下底面相交的晶棱削角） ， 而在所述的形成硅梁斜面的硅片的反 面再次生成掩模层 （用于硅片的第二次各向异性湿法腐蚀） ； （3） 硅梁成型 ： 利用双面对准光刻工艺对经步骤 （2） 处理的硅片反面进行光刻， 刻蚀硅 片的反面的掩模层， 在硅片反面得到掩模图形 ； 在恒温碱性溶液中对含有掩模图形的硅片 再次进行各向异性湿法腐蚀， 形成硅。
16、片反面的腐蚀槽， 直到硅片腐蚀穿透， 然后取出硅片， 去除其表面的保护层和掩模层， 制得多边形截面硅梁 ； 所述恒温碱性溶液优选为 20wt% 30wt% 的 TMAH 溶液， 腐蚀温度优选为 70 90。 0008 上述的制备工艺中， 优选地， 步骤 （1） 和 （2） 中的掩模层， 以及所述步骤 （2） 中的保 护层均为二氧化硅薄膜， 所述二氧化硅薄膜均通过在硅片表面进行热氧化工艺生成， 所述 二氧化硅薄膜的厚度大约为 4500， 颜色为紫红色。 0009 上述的制备工艺中， 优选地， 步骤 （1） 中的掩模图形具体是通过以下步骤得到 ： 在 硅片的正面旋涂光刻胶， 利用单面对准光刻工艺对。
17、硅片正面的掩模层进行光刻， 显影后在 硅片的正面得到光刻胶掩模图形 ； 然后在硅片的反面旋涂光刻胶保护层 ； 最后在缓冲氢氟 酸 （BHF） 溶液中利用光刻胶掩模图形对掩模层进行刻蚀， 完成图形转移， 在硅片的正面得到 掩模图形。 0010 上述的制备工艺中， 优选地， 步骤 （3） 中的掩模图形具体是通过以下步骤得到 ： 在 硅片的反面旋涂光刻胶， 利用双面对准光刻工艺先在硅片的反面进行光刻， 显影后在硅片 的反面得到光刻胶掩模图形 ； 然后在硅片的正面旋涂光刻胶保护层 ； 最后在 BHF 溶液中利 用光刻胶掩模图形对掩模层进行刻蚀， 完成图形转移， 在硅片的反面得到掩模图形。 0011 作。
18、为一个总的发明构思， 本发明还提供另一种多边形截面硅梁的湿法腐蚀制备工 艺， 包括以下步骤 ： （1） 制备硅梁斜面 ： 以 （100） 晶向的硅片作为硅梁基体， 并在所述硅片的正面和反面生 成掩模层 ； 利用双面对准光刻工艺对硅片的正面和反面进行光刻， 刻蚀硅片的正面和反面 的掩模层， 在硅片的正面和反面均得到掩模图形 ； 在恒温碱性溶液中对含有掩模图形的硅 片进行各向异性湿法腐蚀， 待硅片腐蚀深度超过硅片总厚度的 1/2 后， 分别形成硅片的正 面和反面的腐蚀槽， 去除硅片表面的掩模层， 得到硅梁斜面 ； 所述硅片优选为双面抛光 n 型 （100） 晶向的硅片 ； 所述恒温碱性溶液优选为 。
19、20wt% 30wt% 的 TMAH 溶液， 腐蚀温度优选 为 70 90 ； （2） 保护硅梁斜面 ： 在形成硅梁斜面的硅片的正面和反面各生成一层薄膜层， 所述薄膜 层的一部分为用于防止晶棱侧蚀的保护层 （作为第二次各向异性湿法腐蚀时晶棱侧蚀的保 护层， 这样在进行第二次腐蚀的时候， 可避免硅梁的侧壁之间以及与上下底面相交的晶棱 削角） ， 所述薄膜层的另一部分为掩模层 （用于硅片的第二次各向异性湿法腐蚀） ； （3） 硅梁成型 ： 利用双面对准光刻工艺对经步骤 （2） 处理的硅片的正面和反面进行 说 明 书 CN 102285636 A CN 102285646 A3/7 页 6 光刻， 。
20、刻蚀所述硅片正、 反面薄膜层中的掩模层， 并在硅片的正面和反面均再次得到掩模 图形 ； 在恒温碱性溶液中对含有掩模图形的硅片再次进行各向异性湿法腐蚀， 分别形成硅 片正面和反面的腐蚀槽， 直到硅片腐蚀穿透， 然后取出硅片， 去除其表面的薄膜层 （包括上 述步骤 （2） 中生成的保护层和掩模层） ， 制得多边形截面硅梁 ； 所述恒温碱性溶液优选为 20wt% 30wt% 的 TMAH 溶液， 腐蚀温度优选为 70 90。 0012 上述的制备工艺中， 优选地， 步骤 （1） 和 （2） 中的掩模层， 以及所述步骤 （2） 中的保 护层均为二氧化硅薄膜， 所述二氧化硅薄膜均通过在硅片表面进行热氧化。
21、工艺生成， 所述 二氧化硅薄膜的厚度大约为 4500， 颜色为紫红色。 0013 上述的制备工艺中， 所述步骤 （1） 和 （3） 中的掩模图形优选通过以下步骤得到 ： 在 硅片的正面和反面旋涂光刻胶， 利用双面对准光刻工艺对硅片的正面和反面进行光刻， 显 影后 在硅片的正面和反面均得到光刻胶掩模图形 ； 然后在 BHF 溶液中利用光刻胶掩模图形 对掩模层进行刻蚀， 完成图形转移， 在硅片的正面和反面均得到掩模图形。 0014 与现有技术相比， 本发明的优点在于 ： 本发明的多边形截面硅梁湿法腐蚀制备工艺， 通过在硅片表面生成晶棱侧蚀保护层 （利用通常作为腐蚀掩模层的二氧化硅薄膜层作为硅梁局部。
22、晶棱保护层） ， 能有效抑制湿法 腐蚀过程中晶棱削角， 使硅梁的晶棱完整保留， 提高了硅梁的力学性能 ； 同时， 本发明的制 备工艺， 操作简单， 成本低廉， 制备的硅梁品质高， 可为微加速度计、 微陀螺、 微扭镜等微传 感器和微执行器批量化生产提供快速、 低成本、 高成品率的工艺方法。 附图说明 0015 图 1 是现有技术制得的梯形截面硅梁的截面示意图， 图中硅梁截面的底边与斜边 的夹角为 =54.74 ； 图 2 是现有技术制得的平行四边形截面硅梁的截面示意图， 图中硅梁截面的底边与斜 边的夹角为 =54.74 ； 图 3 是本发明实施例 1 中的硅片表面生成第一次腐蚀掩模层 （二氧化硅。
23、薄膜层） 的示意 图 （图 3 图 12 均为剖视图） ； 图 4 是本发明实施例 1 中的对硅片进行正面光刻、 显影后得到正面光刻胶掩模图形的 示意图 ； 图 5 是本发明实施例 1 中的对硅片的正面掩模层刻蚀后生成正面掩模图形的示意图 ； 图 6 是本发明实施例 1 中的硅片经第一次各向异性腐蚀后生成正面腐蚀槽的示意图 ； 图 7 是本发明实施例 1 中的硅片去除表面掩模层 （二氧化硅薄膜层） 后的示意图 ； 图8是本发明实施例1中的硅片的正面和反面分别生成保护层和第二次腐蚀掩模层的 示意图 ； 图 9 是本发明实施例 1 中的对硅片进行反面光刻、 显影后得到反面光刻胶掩模图形的 示意图 。
24、； 图 10 是本发明实施例 1 中的对硅片的反面掩模层刻蚀后生成反面掩模图形的示意 图 ； 图 11 是本发明实施例 1 中的硅片经第二次各向异性腐蚀后生成反面腐蚀槽的示意 说 明 书 CN 102285636 A CN 102285646 A4/7 页 7 图 ； 图 12 是本发明实施例 1 中的硅片去除表面保护层和第二次腐蚀掩模层后的示意图 ； 图 13 是本发明实施例 1 中制得的多边形截面 （类似梯形） 硅梁的结构示意图 ； 图 14 是本发明实施例 1 中制得的多边形截面 （类似梯形） 硅梁的截面示意图， 图中硅梁 截面的底边与斜边的夹角为 =54.74， 相邻斜边的夹角为 =1。
25、09.48 ； 图 15 是本发明实施例 2 中的硅片表面生成第一次腐蚀掩模层的示意图 （图 14 图 23 均为剖视图） ； 图16是本发明实施例2中的对硅片进行正面和反面光刻、 显影后得到正面光刻胶掩模 图形和反面光刻胶掩模图形的示意图 ； 图 17 是本发明实施例 2 中的对硅片的正面和反面的掩模层刻蚀后生成正面掩模图形 和反面掩模图形的示意图 ； 图 18 是本发明实施例 2 中的硅片经第一次各向异性腐蚀后生成腐蚀槽的示意图 ； 图 19 是本发明实施例 2 中的硅片去除表面掩模层后的示意图 ； 图20是本发明实施例2中的硅片的正面和反面均生成薄膜层 （包括保护层和第二次腐 蚀掩模层）。
26、 的示意图 ； 图21是本发明实施例2中的对硅片进行正面和反面光刻、 显影后再次得到正面光刻胶 掩模图形和反面光刻胶掩模图形的示意图 ； 图 22 是本发明实施例 2 中的对硅片的正面和反面的掩模层刻蚀后再次生成正面掩模 图形和反面掩模图形的示意图 ； 图 23 是本发明实施例 2 中的硅片经第二次各向异性腐蚀后生成第二次腐蚀槽的示意 图 ； 图 24 是本发明实施例 2 中硅片去除薄膜层 （包括保护层和第二次腐蚀掩模层） 后的示 意图 ； 图 25 是本发明实施例 2 中制得的多边形截面 （类似平行四边形） 硅梁的结构示意图 ； 图 26 是本发明实施例 2 中制得的多边形截面 （类似平行四。
27、边形） 硅梁的截面示意图， 图 中硅梁截面的底边与斜边的夹角为 =54.74， 相邻斜边的夹角为 =109.48 ； 图 27 是本发明实施例 1 制得的硅梁的侧壁晶棱的扫描电镜图， 放大倍数为 100 ； 图 28 是本发明实施例 1 制得的硅梁的侧壁晶棱的扫描电镜图， 放大倍数为 250。 0016 图例说明 1、 硅梁上表面 ； 2、 硅梁侧壁 ； 3、 硅梁下表面 ； 4、 硅梁截面 ； 5、 侧蚀方向 ； 6、 硅梁基体 ； 71、 第一次腐蚀掩模层 ； 72、 第二次腐蚀掩模层 ； 73、 正面掩模图形 ； 74、 反面掩模图形 ； 81、 正面光刻胶掩模图形 ； 82、 反面光刻。
28、胶掩模图形 ； 91、 正面光刻胶保护层 ； 92、 反面光刻胶保 护层 ； 10、 第一次腐蚀深度控制面 ； 111、 正面 （100） 晶面 ； 112、（111） 晶面 ； 113、 反面 （100） 晶面 ； 12、 保护层 ； 13、 晶棱。 具体实施方式 0017 下面结合具体实施例及附图对本发明作进一步的说明。 0018 实施例 1 ： 如图 3 至图 12 所示， 本发明的一种多边形 （类似梯形） 截面硅梁的湿法腐蚀制备工艺， 说 明 书 CN 102285636 A CN 102285646 A5/7 页 8 包括以下步骤 ： （1） 制备硅梁斜面 ： （a） 如图 3 所示。
29、， 选用双面抛光 n 型 （100） 晶向的硅片作为硅梁基体 6， 并在硅片的正 面和反面进行热氧工艺， 生成第一次腐蚀掩模层 71（用于硅片的第一次腐蚀） ， 该掩模层为 二氧化硅薄膜， 二氧化硅薄膜的厚度大约为 4500， 颜色为紫红色 ； （b） 如图 4 所示， 在硅片的正面旋涂光刻胶， 利用光刻工艺对硅片正面进行单面对准光 刻， 显影后在硅片的正面得到正面光刻胶掩模图形 81 ； 然后， 如图 5 所示， 在硅片的反面旋 涂光刻胶， 形成反面光刻胶保护层 92， 最后在 BHF 溶液中利用正面光刻胶掩模图形 81 对硅 片正面的第一次腐蚀掩模层 71 进行刻蚀， 完成图形转移， 在硅。
30、片的正面得到正面掩模图形 73 ； （c） 如图 6 所示， 在温度为 82的 25wt% 的 TMAH 溶液中， 对含有正面掩模图形 73 的硅 片进行各向异性湿法腐蚀， 待硅片腐蚀厚度超过硅片总厚度的 1/2 后， 到达第一次腐蚀深 度控制面10时， 停止腐蚀， 形成硅片正面的腐蚀槽 ； 然后， 如图7所示， 去除硅片表面的第一 次腐蚀掩模层 71， 完成第一次腐蚀， 得到硅梁斜面 （腐蚀槽斜面即为硅梁斜面， 也即为硅梁 的 （111） 晶面） ； （2） 保护硅梁斜面 ： （d） 如图 8 所示， 在形成硅梁斜面的硅片的正面通过热氧化工艺生成用于防止晶棱侧 蚀的保护层 12 （第二次腐蚀。
31、时作为晶棱侧蚀的保护层） ， 而在所述的形成硅梁斜面的硅片的 反面通过热氧化工艺生成第二次腐蚀掩模层 72（用于硅片的第二次腐蚀） ； 其中， 一次热氧 化工艺同时生成保护层12和第二次腐蚀掩模层72， 保护层12和第二次腐蚀掩模层72均为 二氧化硅薄膜， 该二氧化硅薄膜的厚度大约为 4500， 颜色为紫红色 ； （3） 硅梁成型 ： （e） 首先， 如图 9 所示， 在硅片的反面旋涂光刻胶， 利用双面对准光刻工艺在硅片反面 进行光刻， 显影后在硅片的反面得到反面光刻胶掩模图形 82， 然后在硅片的正面旋涂光刻 胶， 形成正面光刻胶保护层 91 ； 最后， 如图 10 所示， 在 BHF 溶液。
32、中利用反面光刻胶掩模图形 82 对硅片反面的第二次腐蚀掩模层 72 进行刻蚀， 完成图形转移， 在硅片的反面得到反面掩 模图形 74 ； （f） 如图 11 所示， 在温度为 82的 25wt% 的 TMAH 溶液中对光刻后反面含有反面掩模 图形 74 的硅片进行各向异性湿法腐蚀 （保护层 12 作为晶棱保护层， 防止晶棱侧蚀） ， 得到硅 片反面的腐蚀槽 （正面腐蚀槽的深度大于反面腐蚀槽的深度） ， 直到硅片腐蚀穿透， 然后取 出硅片， 去除其表面的保护层 12 和第二次腐蚀掩模层 72， 得到多边形截面硅梁， 完成多边 形截面硅梁的制备， 参见图 12。 0019 通过上述工艺步骤得到的多。
33、形截面硅梁 （参见图12、 图13和图14） ， 由一组相互平 行的正面 （100） 晶面111和反面 （100） 晶面113， 以及一组相交的 （111） 晶面112包围的部分 组成， 硅梁截面是类似于梯形的多边形， 晶棱 13 与 （100） 晶面的距离大于硅片厚度的 1/2， 硅梁截面的底边与斜边的夹角 =54.74， 硅梁截面的相邻斜边的夹角 =109.48。 0020 对上述制得的硅梁的侧壁晶棱进行电镜扫描， 得到如图 27 和图 28 所示的扫描电 镜图像， 由图可知硅梁侧壁晶棱被完整保留。 0021 可见， 本发明的湿法腐蚀工艺制备的多边形硅梁， 由于二氧化硅薄膜作为晶棱保 说 。
34、明 书 CN 102285636 A CN 102285646 A6/7 页 9 护层， 有效地减小了侧蚀， 完整地保留并制作出了 （111） 晶面的交线晶棱， 从而避免了晶棱 之间的削角。 0022 实施例 2 ： 如图 15 至图 24 所示， 本发明的一种多边形 （类似平行四边形） 截面硅梁的湿法腐蚀制 备工艺， 包括以下步骤 ： （1） 制备硅梁斜面 ： （a） 如图 15 所示， 选用双面抛光 n 型 （100） 硅片作为硅梁基体 6， 并在硅片的正面和反 面进行热氧工艺， 生成第一次腐蚀掩模层 71（用于硅片的第一次腐蚀） ， 该掩模层为二氧化 硅薄膜， 二氧化硅薄膜的厚度大约为 。
35、4500， 颜色为紫红色 ； （b） 如图 16 所示， 在硅片的正面旋涂光刻胶， 利用光刻工艺对硅片正面进行双面对准 光刻， 显影后在硅片的正面得到正面光刻胶掩模图形 81， 然后在硅片的反面旋涂光刻胶， 利 用光刻工艺对硅片反面进行双面对准光刻， 显影后在硅片的反面得到反面光刻胶掩模图形 82 ； 然后， 如图 17 所示， 在 BHF 溶液中利用光刻胶掩模图形 （正面光刻胶掩模图形 81 和反 面光刻胶掩模图形 82） 对硅片的正面和反面的第一次腐蚀掩模层 71 进行刻蚀， 完成图形转 移， 在硅片的正面和反面分别得到正面掩模图形 73 和反面掩模图形 74 ； （c） 如图 18 所示。
36、， 在温度为 82的 25wt% 的 TMAH 溶液中， 对含有掩模图形 （正面掩模 图形 73 和反面掩模图形 74） 的硅片进行各向异性湿法腐蚀， 待硅片的腐蚀厚度超过硅片总 厚度的1/2后， 到达第一次腐蚀深度控制面10时， 停止腐蚀， 形成硅片的正面和反面的腐蚀 槽 ； 然后， 如图 19 所示， 去除硅片表面的第一次腐蚀掩模层 71， 完成第一次腐蚀， 得到硅梁 斜面 （腐蚀槽斜面即为硅梁斜面， 也即为硅梁的 （111） 晶面） ； （2） 保护硅梁斜面 ： （d） 如图 20 所示， 在形成硅梁斜面的硅片的正面和反面通过热氧化工艺各生成一层薄 膜层， 薄膜层的一部分为用于防止晶棱侧。
37、蚀的保护层 12， 薄膜层的另一部分为第二次腐蚀 掩模层72， 本实施例中， 硅片正面得到的保护层12与硅片反面得到的第二次腐蚀掩模层72 相对应， 硅片正面得到的第二次腐蚀掩模层72与硅片反面得到的保护层12相对应 ； 保护层 12 和第二次腐蚀掩模层 72 为二氧化硅薄膜， 二氧化硅薄膜的厚度大约为 4500， 颜色为紫 红色 ； （3） 硅梁成型 ： （e） 如图 21 所示， 首先在硅片的反面旋涂光刻胶， 利用双面对准光刻工艺硅片反面进 行光刻， 显影后在硅片的反面再次得到反面光刻胶掩模图形 82， 然后在硅片正面旋涂光刻 胶， 利用双面对准光刻工艺对硅片的正面进行光刻， 显影后在硅片。
38、的正面再次得到正面光 刻胶掩模图形 81 ； 最后， 如图 22 所示， 在 BHF 溶液中利用光刻胶掩模图形 （反面光刻胶掩模 图形82和正面光刻胶掩模图形81） 对硅片的正面和反面的第二次腐蚀掩模层72进行刻蚀， 完成图形转移， 在硅片的正面和反面分别再次得到正面掩模图形 73 和反面掩模图形 74 ； （f） 如图 23 所示， 在温度为 82的 25wt% 的 TMAH 溶液中对光刻后含有掩模图形 （再次 得到的正面掩模图形 73 和反面掩模图形 74） 的硅片进行各向异性湿法腐蚀 （保护层 12 作 为晶棱保护层， 防止晶棱侧蚀） ， 得到硅片的正面和反面的二次腐蚀槽， 直到硅片腐蚀。
39、穿透 ； 然后， 取出硅片， 去除其表面的保护层 12 和第二次腐蚀掩模层 72， 得到多边形截面硅梁， 完 成多边形截面硅梁的制备， 参见图 24。 说 明 书 CN 102285636 A CN 102285646 A7/7 页 10 0023 通过上述工艺步骤得到的多形截面硅梁 （参见图24、 图25和图26） ， 由一组相互平 行的正面 （100） 晶面 111 和反面 （100） 晶面 113， 以及一组相交的 （111） 晶面 112 包围的部 分组成， 硅梁截面是类似于平行四边形的多边形， 晶棱 13 与平行的 （100） 晶面的距离小于 硅片厚度的 1/2， 硅梁截面的底边与斜。
40、边的夹角 =54.74， 硅梁截面的相邻斜边的夹角 =109.48。 0024 可见， 本发明的湿法腐蚀工艺制备的多边形硅梁， 由于二氧化硅薄膜既作为掩模 层， 又作为晶棱保护层， 有效地减小了侧蚀， 完整地保留并制作出了 （111） 晶面的交线晶棱， 从而避免了晶棱之间的削角。 0025 以上所述仅是本发明的优选实施方式， 本发明的保护范围并不局限于上述实施 例， 应当指出， 对于本技术领域的普通技术人员来说， 在不脱离本发明原理和思路前提下的 若干改进和润饰， 均应视为落入本发明的保护范围。 说 明 书 CN 102285636 A CN 102285646 A1/10 页 11 图 1 。
41、图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 102285636 A CN 102285646 A2/10 页 12 图 4 图 5 图 6 说 明 书 附 图 CN 102285636 A CN 102285646 A3/10 页 13 图 7 图 8 图 9 说 明 书 附 图 CN 102285636 A CN 102285646 A4/10 页 14 图 10 图 11 图 12 说 明 书 附 图 CN 102285636 A CN 102285646 A5/10 页 15 图 13 图 14 说 明 书 附 图 CN 102285636 A CN 102285646 A6/10 页 16 图 15 图 16 图 17 说 明 书 附 图 CN 102285636 A CN 102285646 A7/10 页 17 图 18 图 19 图 20 说 明 书 附 图 CN 102285636 A CN 102285646 A8/10 页 18 图 21 图 22 图 23 说 明 书 附 图 CN 102285636 A CN 102285646 A9/10 页 19 图 24 图 25 图 26 说 明 书 附 图 CN 102285636 A CN 102285646 A10/10 页 20 图 27 图 28 说 明 书 附 图 CN 102285636 A 。