關鍵工藝

4.1 KOH各向異性腐蝕

在各種各向異性腐蝕方法里面，KOH腐蝕簡單實用，成本低廉。在硅片大面積、大深度腐蝕的情況下，KOH腐蝕容易影響硅片表面的形狀和光潔度，如何選擇合適的溶液配比起著重要的作用。在KOH質量分數為20%～40%，硅片電阻率為0.05 Ω？cm，80℃水浴恒溫的條件下，隨著KOH濃度的提高，腐蝕表面有著很明顯的變化：凸起的小丘逐漸由圓錐變成八棱錐進而變成四棱錐，如圖4（a）所示，棱錐高度多為幾十微米，底邊長一兩百微米;提高KOH濃度，小丘消失，出現四棱臺，如圖4（b）所示，棱臺深度多為幾個微米，底邊長一兩百微米;再加大KOH濃度，小坑形狀發生變化，完整的四棱臺坑幾乎消失，多為斜坡狀的半四棱臺小坑，如圖4（c）所示，坡高1～2μm，邊長10μm以內。

四棱錐和四棱臺的四個斜面對應于腐蝕速率最低的（111）系列晶面。當濃度較低時，（100）和（111）晶面的腐蝕速率比小，所以出現小丘;當濃度增大時，（100）和（111）晶面的腐蝕速率比增大，所以出現小坑;濃度達到一定程度后，（100）和（111）晶面的腐蝕速率比趨于穩定，依然出坑，而（110）和（111）晶面的腐蝕速率比增大，從而產生斜坡。只有調整KOH的濃度，得到匹配的（100）、（110）、（111）晶面的腐蝕速率，才能獲得較好的腐蝕表面。試驗還表明，溫度主要影響腐蝕速率，對硅片腐蝕形貌影響不大。

4.2 陽極鍵合

目前真空腔的形成多采用Si—Si鍵合或者陽極鍵合。本方案采用陽極鍵合，是因為陽極鍵合比Si—Si鍵合的要求低。首先溫度只需要400～500℃，其次表面光潔度要求也相對較低。本工藝過程中存在金屬電極，不適于用高溫;鍵合面存在高約1400 nm，寬為20μm的電極引線，鍵合面的SiO2經過一定程度的KOH各向異性腐蝕后粗糙度為100nm左右，經過試驗證明，鍵合情況良好（圖5），并具有良好的密封效果。

4.3 反應離子深刻蝕

反應離子深刻蝕（DRIE）能刻出非常深的垂直結構，本試驗用于最后硅薄膜的形成。DRIE的刻蝕效果（刻深為250 μm）沒有KOH腐蝕的平坦，刻蝕表面比較粗糙，表面顆粒起伏為幾個微米，如圖6。此外刻蝕存在不均勻性，75 mm硅片四周已經刻到電極露出，而硅片中央的電極還沒有露出。深刻蝕的不均勻性與刻蝕表面的圖形有著密切的聯系，但其中的成因和機理目前還沒有具體合理的理論和解釋說明。因而無法從理論上指導規劃刻蝕表面的形狀設計，更多的是依靠經驗手動凋整。