硅微懸臂梁探針的制備工藝研究.pdf

1、隨著MEMS及納米科技的進(jìn)步，懸臂梁探針在掃描探針顯微鏡、隧道傳感器、微納米加工、高密度數(shù)據(jù)存儲中的應(yīng)用越來越多，微納米針尖的曲率半徑及懸臂梁的性能決定著傳感器的靈敏度。本文以硅微懸臂梁探針的制備為研究對象，采用單晶硅材料，結(jié)合濕法腐蝕和干法刻蝕的方法制備硅微懸臂梁探針。 首先采用濕法各向異性腐蝕及干法刻蝕的方法制備納米硅尖，研究了兩種方法的特點，制作出不同形狀的硅尖。采用干法刻蝕的方法制備出縱橫比約為1.1的四面體硅尖。采用K

2、OH溶液各向異性腐蝕單晶硅的方法制備硅尖，研究了腐蝕溶液的濃度、添加劑異丙醇(IPA)、掩模的偏轉(zhuǎn)方向?qū)杓庑螤畹挠绊懸约肮杓獾匿J化方法，制備出縱橫比0.52～2.1的硅尖。提出了硅尖晶面的判別方法，討論了實驗中出現(xiàn)的兩種硅尖晶面類型{411}和{331}晶面族。通過分析腐蝕溶液的濃度和添加劑對{411}、{331}晶面族腐蝕速度的影響，得到了制備納米硅尖的工藝參數(shù)：在78℃、濃度40％的KOH溶液中腐蝕硅尖，硅尖側(cè)壁由與(100)面夾

3、角為76.37°的{411}晶面組成，經(jīng)980℃氧化削尖，可以制備出縱橫比大于2的納米硅尖陣列。 設(shè)計三種硅微懸臂梁探針的制備工藝方案，選取其中一種方案制備硅懸臂梁探針，并優(yōu)化掩膜版圖及工藝流程。采用濕法各向異性腐蝕單晶硅的方法制備了長寬450μm×50μm、硅尖縱橫比2、高10μm、尖端曲率半徑小于50nm的硅微懸臂梁探針；采用干法刻蝕的方法制備了長寬230μm×40μm、硅尖縱橫比1.1、高14μm的硅微懸臂梁探針。采用兩種