<100>晶向正面开口快速湿法腐蚀释放悬浮结构的研究

来源：电子测量技术杂志2025年第15期北京时间：

作者：李波

单位：榆林市计量技术研究院 榆林 719054

摘要：为满足医疗用非制冷热红外探测器悬浮结构的高效制备需求，本文提出一种基于<100>晶向硅片的正面开口快速湿法腐蚀工艺。设计了折线型、长条形以及复合型3种<100>晶向狭缝状开口结构，并结合SiO2/Si3N4应力补偿复合膜，在摩尔浓度为30%的KOH溶液中，80℃水浴温度下，采用各向异性腐蚀技术进行120 min的腐蚀后，实现了悬浮结构的高精度释放。实验结果表明，复合型开口通过在悬臂梁区域增设辅助开口，显著提高了腐蚀液的渗透效率。与背面牺牲层腐蚀方法相比，腐蚀时间缩短了60%。效果远优于正面牺牲层腐蚀，释放面积达到98%以上，成品率提升至95%。在此基础上，采用与CMOS工艺完全兼容的单面加工流程，成功制备出P/N多晶硅热电堆与非晶硅微测辐射热计单元。在耳温/额温检测中，实现了±0.1℃的测温精度以及小于500 ms的响应时间，满足了医疗级设备对高精度和快速响应的要求。本研究提出的“晶向设计-应力调控-腐蚀优化”一体化工艺流程，为高性能悬浮结构的批量制备提供了可靠方案，在可穿戴健康监测设备领域具有重要应用价值。

关键词：正面腐蚀;悬浮结构;各向异性;KOH湿法腐蚀;红外探测器