单晶硅各向异性湿法刻蚀的形貌控制

摘要

针对摆式微加速度计的制作,对利用两种添加剂共同修饰的TMAH刻蚀液的单晶硅湿法刻蚀技术及其相关刻蚀特性进行了研究.分析了两种添加剂之间的作用机理及对单晶硅湿法刻蚀的影响,选择合适的添加剂刻蚀液配比,实现了稳定的刻蚀形貌控制.通过两种添加剂的共同作用,获得了具有光滑刻蚀表面(粗糙度约为1 nm)和良好凸角保护(凸角侧蚀比率小于0.8)的刻蚀形貌.实验结果表明,在三重溶液(TMAH+ Triton-X-100+ IPA)下的刻蚀形貌具有明显优势.最后,基于添加剂对疏水性单晶硅材料的作用机理及表面张力调节,表面活性剂和酒精类添加剂之间的相互作用分析了刻蚀形貌发生变化的原因.以典型悬臂梁-质量块的制作为例,验证了采用该单晶硅刻蚀形貌控制方法可以获得微加速度计光滑的悬臂梁表面和无需凸角补偿的完整质量块.相比于其它制作工艺,该方法简单、易操作,有利于提高微机电器件的性能.