一种多角度垂直反射镜面的制造方法及产品的制作方法

专利名称：一种多角度垂直反射镜面的制造方法及产品的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种反射镜面的制造方法及产品，特别是关于一种多角度垂直反 射镜面的制造方法及产品。
技术背景微机电系统(MEMS)在国防和民用领域有着广泛的应用前景，是现在备受瞩目 的新兴技术。在硅片垂直侧壁上制造的微反射镜作为对光信号微操作的关键部件， 已广泛应用于全光通讯、生物检测、成像投影和惯性制导等重要领域，并成为光 学微机电系统的核心结构。目前，垂直镜面普遍采用体硅深刻蚀工艺制造，受设 计原理和工艺技术限制，在同一垂直侧壁上仅能制造单一垂直角度的反射镜面(如 图l、图2所示)，因此镜面不具备在垂直方向上实现多角度反射的能力，从而限 制了镜面的性能和应用领域。 发明内容针对上述问题，本发明的目的是提供一种增强型多角度垂直反射镜面结构及 其制备方法。为实现上述目的，本发明采取以下技术方案 一种多角度垂直反射镜面的制 造方法，其至少包括两组工艺条件工艺条件一离子源功率550W 650 W 刻蚀气体流量70sccm 105sccm 钝化气体流量70sccm 105sccm 刻蚀与钝化重叠时间0. 2秒 0. 8秒 反应压力- 20mTorr 30mTorr 工艺条件二离子源功率550W 650W 亥!j蚀气体流量70sccm 105sccm 钝化气体流量70sccm 105sccm 刻蚀与钝化重叠时间0.2秒 0.8秒 反应压力20mTorr 30mTorr 分别以工艺条件一刻蚀一段时间，再用工艺条件二刻蚀一段时间，即可得到承片台功率10W 20W 刻蚀时间3 9秒 钝化时间3 9秒刻蚀/钝化时间比1±0.2承片台功率10W 20W刻蚀时间2 8秒 钝化时间3 9秒刻蚀/钝化时间比0.8±0.2垂直侧壁上的至少两个不同倾斜角度的侧壁反射镜面。交替使用两种工艺条件，得到两个以上侧壁反射镜面。 一种采用上述的多角度垂直反射镜面的制造方法制造出来的产品。 本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点1、本发明以体硅侧壁为载 体，通过不同时间段内分别调整优化具有双路气体自动切换功能的高密度等离子 刻蚀系统如ICP(电感耦合等离子)等的工艺条件，在单一垂直反射镜面上刻蚀出多 形貌的反射子镜，从而使垂直镜面具有多角度反射能力。2、本发明解决了同一垂 直侧壁上仅能制造单一垂直角度的反射镜面的这一国际性难题，使采用该镜面结 构的微光器件结构能够在同一侧壁上实现多种光处理，可以比较容易地开发出一系列应用广泛的多功能MEMS器件，由此将极大的提高器件性能、集成度和生产效 率，从而大大提高了 MEMS器件的性能和应用领域。3、本发明新型镜面制造工艺 和目前绝大多数垂直镜面的制造工艺兼容，具有很强的移植性和适应性。本发明 可以广泛用于微机电系统中。


图1是常规垂直侧壁截面结构示意图 图2为图1对应的工艺结果效果照片 图3是本发明垂直侧壁截面结构示意图 图4与图3对应的本发明工艺效果照片率的反射面。
具体实施方式
如图l、图2所示，现有技术中，由于受深刻蚀工艺的限制，在同一垂直侧壁 上仅能制造出单一垂直角度的反射镜面1,而在深刻蚀工艺中影响侧壁形貌的因素很多，如离子源功率，承片台功率，气体流量，反应压力，刻蚀时间，钝化时 间，刻蚀与钝化重叠时间等。由于众多因素的影响，在制造所需侧壁上的反射镜 面形貌时，需要对多个条件进行综合考虑和优化。本发明针对上述因素，经过理论推导与实验结果的反复对比分析，最终获得 并优化出一种新型的深刻蚀工艺原则，即以改变刻蚀时间和钝化时间的比值为主， 兼顾调节其它刻蚀条件，进而获得在同一垂直侧壁上刻蚀出多形貌的反射镜面1， 从而使垂直镜面1具有多角度反射能力。亦即本发明在加工垂直镜面1时至少使 用一种以上加工工艺-工艺条件一离子源功率550W 650 W 承片台功率10W 20W刻蚀气体流量70sccm 105sccm 刻蚀时间3 9秒钝化气体流量70sccm 105sccm 钝化时间3 9秒刻蚀与钝化重叠时间0.2秒 0.8秒反应压力20mTorr 30mTorr工艺条件二离子源功率550W 650W 亥ij蚀气体流量70sccm 105sccm 钝化气体流量70sccm 105sccm 刻蚀与钝化重叠时间0.2秒 0.8秒刻蚀/钝化时间比1±0.2承片台功率10W 20W刻蚀时间2 8秒 钝化时间3 9秒刻蚀/钝化时间比0. 8±0.2反应压力20mTorr 30mTorr如图3、图4所示，例如本发明采用硅深刻蚀设备生产商英国STS公司生产的 STS Multiplex ICP高密度等离子刻蚀系统或其它具有双路气体自动切换功能的 高密度等离子刻蚀系统(如ALCATEL-601)，对直径100毫米的硅片，采用一般 正性光刻胶为刻蚀掩膜进行深刻蚀，深刻蚀包括以下两种不同刻蚀/钝化时间比的 工艺条件-工艺条件一 离子源功率:刻蚀气体流j 钝化气体流j承片台功率13 W 刻蚀时间7秒 钝化时间7秒 刻蚀/钝化时间比1±0.2600Wt.. 95sccm h 95sccm 刻蚀与钝化重叠时间.，0.5秒 反应压力25 mTorr工艺条件二 离子源功率580W刻蚀气体流量96sccm 钝化气体流量95sccm 刻蚀与钝化重叠时间0.5秒 反应压力26 mTorr本实施例先用工艺条件一，取刻蚀/钝化时间的比为l进行刻蚀一定时间，比 如10分钟，再切换到工艺条件二，取刻蚀/钝化时间比为0.8进行刻蚀一定时间， 比如10分钟，就可以得到本发明垂直侧壁上的两个不同倾斜角度的侧壁截面。在 以上刻蚀/钝化过程中，可根据深刻蚀机器的不同状况，根据工艺条件一和工艺条 件二中所描述的设备参数进行调整。以上仅为说明本发明而列举的实施例，实施本发明时，刻蚀/钝化时间比等参 数是可以根据需要变化的。同时不排除根据本发明原理制造的两个以上侧 凡在本发明方法的基础上进行的变换不应排除在本发明的保护范围之外。承片台功率13 W 刻蚀时间7秒 钝化时间5秒 刻蚀/钝化时间比0.8±0.权利要求
1、一种多角度垂直反射镜面的制造方法，其至少包括两组工艺条件工艺条件一离子源功率550W～650W 承片台功率10W～20W刻蚀气体流量70sccm～105sccm 刻蚀时间3～9秒钝化气体流量70sccm～105sccm 钝化时间3～9秒刻蚀与钝化重叠时间0.2秒～0.8秒刻蚀/钝化时间比1±0.2反应压力20mTorr～30mTorr工艺条件二离子源功率550W～650W 承片台功率10W～20W刻蚀气体流量70sccm～105sccm 刻蚀时间2～8秒钝化气体流量70sccm～105sccm 钝化时间3～9秒刻蚀与钝化重叠时间0.2秒～0.8秒刻蚀/钝化时间比0.8±0.2反应压力20mTorr～30mTorr分别以工艺条件一刻蚀一段时间，再用工艺条件二刻蚀一段时间，即可得到垂直侧壁上的至少两个不同倾斜角度的侧壁反射镜面。
1、 一种多角度垂直反射镜面的制造方法，其至少包括两组工艺条件工艺条件一离子源功率550W 650 W 刻蚀气体流量70sccm 105sccm 钝化气体流量70sccm 105sccm 刻蚀与钝化重叠时间0.2秒 0.8秒 反应压力20mTorr 30raTorr 工艺条件二离子源功率550W 650W 亥U蚀气体流量70sccm 105sccra 钝化气体流量70sccm 105sccm 刻蚀与钝化重叠时间0.2秒 0.8秒 反应压力20mTorr 30mTorr分别以工艺条件一刻蚀一段时间，再用工艺条件二刻蚀一段时间，即可得到 垂直侧壁上的至少两个不同倾斜角度的侧壁反射镜面。
2、 如权利要求l所述的一种多角度垂直反射镜面的制造方法，其特征在于 交替使用两种工艺条件，得到两个以上侧壁反射镜面。
3、 一种采用如权利要求1或2所述的多角度垂直反射镜面的制造方法制造出 来的产品。承片台功率10W 20W 刻蚀时间2 8秒钝化时间3 9秒刻蚀/钝化时间比0.8±0.全文摘要
本发明涉及一种多角度垂直反射镜面的制造方法及产品，本发明方法其以体硅侧墙为载体，以改变刻蚀时间和钝化时间的比值为主，兼顾调节其它刻蚀条件进行深刻蚀。本发明解决了同一垂直侧壁上仅能制造单一垂直角度的反射镜面的这一国际性难题，使采用该镜面结构的微光器件结构能够在同一侧壁上实现多种光处理，可以比较容易地开发出一系列应用广泛的多功能MEMS器件，由此将极大的提高器件性能、集成度和生产效率，从而大大提高了MEMS器件的性能和应用领域。本发明新型镜面制造工艺和目前绝大多数垂直镜面的制造工艺兼容，具有很强的移植性和适应性。本发明可以广泛用于微机电系统中。
文档编号G02B5/08GK101265578SQ20081010401
公开日2008年9月17日 申请日期2008年4月14日 优先权日2008年4月14日
发明者吴文刚, 王子千, 王阳元, 邹积彬, 郝一龙, 闫桂珍, 陈庆华 申请人:北京大学