电化学选择性刻蚀Cu_Ni牺牲层技术的研究

传感器技术(JOurnalOfTransducerTechnOlOgy)!!!!!!!!!!2005年第24卷第4期!!!!!!!!!!!!86

电化学选择性刻蚀Cu!Ni牺牲层技术的研究"

李永海!丁桂甫!张永华!曹!莹

(上海交通大学微纳米技术研究院"上海200030)

摘!要:牺牲层腐蚀技术结合MEMS技术是制作三维可动微机构的一个重要加工手段 采用电位控制

的电化学释放牺牲层技术e对2种不同刻蚀液下的Cu/Ni叠层结构分别进行了电化学腐蚀e并测量了其伏安特性e结果表明:电位控制的电化学腐蚀能很好地进行有选择性刻蚀Cu/Ni牺牲层 关键词:电化学腐蚀3选择性刻蚀3牺牲层技术3电位控制

中图分类号:TN405!!!文献标识码:A!!!文章编号:1000-9787(2005)04-0086-03

Researchesonselectiveelectrochemical-etchingforCu/Ni

sacrificiallayers

LIYOng-haieDINGGui-fueZHANGYOng-huaeCAOYing

(ResInstofmicro/NanometerSciandtecheShanghaijiaotongUniversityeShanghai200030eChina)Abstract: etchemicaletchingOfsacrificiallayersplaysanimpOrtantpartinfabricatingmOvabletree-dimensiOnalmicrOmachinesbycOmbinatiOnWithMEMStechnOlOgies.TheCu/Nilaminatedstructureis

etchedbyelectrOchemicaletchingintWOvariedetchingsOlutiOnseanditsI-Vcharactisticismeasured.TheresultsindicatethattheelectrOchemicaletchingbypOtentialcOntrOlcanetchCu/NisacrificiallayersWithselectiOn.

Keywords:electrOchemical-etching3selectiveetching3technOlOgyOfsacrificiallayer3pOtentialcOntrOl

0!引!言

随着硅微机械加工技术(MEMS)的发展e越来越多的微型传感器(压力传感器\气体流量计和微传声器等)都可以采用MEMS技术来制备 这些微型传感器结构的共同点是都包括自由振动薄膜或悬臂梁结构e可采用表面微加工结合体硅微加工来制备这种悬空的微结构e但该技术的关键是牺牲层腐蚀技术 牺牲层腐蚀技术是利用MEMS技术制作三维可动微型结构的一个重要加工手段[1]

众所周知e牺牲层的释放一般都采用化学试剂选择性刻蚀来实现的 化学选择性牺牲层技术依赖于这样一种现象:一些化学试剂对一种材料显著刻蚀e而对另一些材料则基本不产生影响 如e氢氟酸可以快速刻蚀氧化硅e而对硅和很多金属材料没有影响3氢氧化钾溶液可以腐蚀硅却对氧化硅作用甚微等等 常用牺牲层的材料有很多e如e铝[2]\光刻胶[3]\磷硅玻璃(PSG)[4]\二氧化硅和多孔硅[5]等e这些都可用化学试剂进行选择性刻蚀 而电化学选择性刻蚀牺牲层技术是通过采用电位控制来选择性刻蚀牺牲层的e它是一种新的选择性刻蚀金属牺牲层的方法e因此e对拓宽牺牲层材料的选择余地有极大的推动作用

对于电化学选择性刻蚀牺牲层技术e最重要的就是对金属结构的牺牲层释放 在金属和金属之间eTi是最常用的牺牲层材料[6]e但是eTi的沉积只能用干法e溅射工艺太慢eCVD温度太高e所以e使用并不多 倒是Cu和Ni都能够借助电沉积制备e它们如果能够相互拥有选择性e则使用的机会要更多 本文研究了Cu/Ni叠层电镀样品在2种不同的刻蚀液下电化学腐蚀的伏安特性e得出在特定的电位控制下e可以选择性刻蚀Ni/Cue而保留另一种金属e并用化学选择性刻蚀与电位控制的电化学刻蚀进行相互比较 1!实!验

1.1!实验样品的准备

实验采用叠层电镀的Ni/Cu玻璃基片作为试验样品 首先e在玻璃基片上溅射一层Cr/Cu种子层e作为随后电镀中的导电层 然后e甩胶\光刻e交替电沉积Ni和Cu镀层e每层厚度均为5!m左右e连续重复电镀工艺e共沉积七层e总厚度约35!m 之后e去胶e这样e叠层结构的侧壁就暴露在外面e其示意图如图1所示 最后e样品在不同的2种刻蚀液和特定的电位下刻蚀e进行选择性刻蚀Cu和Ni

收稿日期:2004-10-20

"基金项目:国家自然科学基金资助项目(10377009)3国家G8637计划资助项目(2003AA404140)

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