一種用于soi光波導(dǎo)的側(cè)壁粗糙度檢測(cè)方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微納器件的側(cè)壁粗糙度測(cè)量技術(shù)，具體涉及一種用于SOI光波導(dǎo)的側(cè)壁粗糙度檢測(cè)方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)于微納器件側(cè)壁的粗糙度測(cè)量，國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的技術(shù)包括:通過電子顯微鏡對(duì)器件結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察并利用電鏡照片進(jìn)行粗糙度估算，或者通過原子力顯微鏡掃描成像。
[0003]基于電子顯微鏡估算的方法雖然簡(jiǎn)單，但是測(cè)量不夠準(zhǔn)確；普通的原子力顯微鏡雖然可以把測(cè)試區(qū)域放大上千倍，但是對(duì)于側(cè)壁粗糙度的計(jì)算，只能通過破壞器件的結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行測(cè)量；尤其對(duì)于低矮的微納結(jié)構(gòu)側(cè)壁，探針的運(yùn)動(dòng)與受力受到底面的影響，無(wú)法實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確，快速成像。
[0004]針對(duì)這些問題，出現(xiàn)了一些解決方案，其中:專利(201410310642.1)介紹了一種基于原子力顯微鏡的測(cè)試方法，該方法改造了原子力顯微鏡的探針架，使得研宄者可以根據(jù)側(cè)壁角度需求，設(shè)置探針旋轉(zhuǎn)角度，在不破壞樣品的前提下，實(shí)現(xiàn)對(duì)微納結(jié)構(gòu)大角度側(cè)壁的表面表征；專利(201410364545.0)則提出了一種利用電容變化檢測(cè)刻蝕側(cè)壁的方法，該方法雖然不需要破壞樣品結(jié)構(gòu)，但是需要在功能區(qū)域制作工序之前添加額外的工藝流程。
[0005]因此，上述技術(shù)在原有的儀器或者工藝上進(jìn)行改造，不僅工藝、設(shè)備較復(fù)雜，而且對(duì)于低矮側(cè)壁仍然無(wú)法實(shí)現(xiàn)粗糙度測(cè)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，所要解決的技術(shù)問題為:提供一種工藝、設(shè)備簡(jiǎn)單，能夠?qū)Φ桶珎?cè)壁進(jìn)行測(cè)量的用于SOI光波導(dǎo)的粗糙度檢測(cè)方法和裝置。
[0007]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種用于SOI光波導(dǎo)的側(cè)壁粗糙度檢測(cè)方法，所述的SOI光波導(dǎo)包括其上設(shè)有二氧化硅掩埋層的硅襯底，所述二氧化硅掩埋層上設(shè)有光波導(dǎo)，所述檢測(cè)方法包括以下步驟:步驟S1.1:利用絕緣材料，制備開口向下的槽型絕緣蓋；步驟S1.2:通過鍵合工藝，將槽型絕緣蓋蓋在光波導(dǎo)上，使得光波導(dǎo)的待測(cè)側(cè)壁與槽型絕緣蓋和二氧化硅掩埋層之間形成兩端開口的封閉微流道；步驟S1.3:在微流道中通入離子液體或者極性液體，使得液體在微流道內(nèi)沿著光波導(dǎo)的整個(gè)待測(cè)側(cè)壁流動(dòng)；步驟S1.4:測(cè)量光波導(dǎo)兩端的電勢(shì)差，根據(jù)流體流過硅光波導(dǎo)側(cè)壁時(shí)硅光波導(dǎo)兩端的電勢(shì)差與硅光波導(dǎo)側(cè)壁粗糙度之間的非線性關(guān)系，得出光波導(dǎo)的待測(cè)側(cè)壁的粗糙度。
[0008]步驟S1.3中的極性液體為乙醇，或?yàn)槿ルx子水；步驟S1.1中，槽型絕緣蓋的制備工藝為模塑法，或?yàn)闊釅悍?，或?yàn)長(zhǎng)IGA技術(shù)，或?yàn)榧す鉄g技術(shù)，或?yàn)檐浌饪谭?；步驟步驟S1.1中，制備槽型絕緣蓋的絕緣材料為高分子聚合物，所述的高分子聚合物為熱塑性聚合物，或?yàn)楣袒途酆衔?，或?yàn)槿軇]發(fā)型聚合物；所述熱塑性聚合物為聚酰胺，或?yàn)榫奂谆＜柞?，或?yàn)榫厶妓狨?，或?yàn)榫郾蚁?；所述固化型聚合物為聚二甲基硅氧烷，或?yàn)榄h(huán)氧樹脂，或?yàn)榫郯滨ィ凰鋈軇]發(fā)型聚合物為丙烯酸，或?yàn)橄鹉z，或?yàn)榉芰?；步驟S1.3中的離子液體為鹽酸，或?yàn)槁然?，或?yàn)槁然c。
[0009]一種用于SOI光波導(dǎo)的側(cè)壁粗糙度檢測(cè)裝置，所述的SOI光波導(dǎo)包括其上設(shè)有二氧化硅掩埋層的硅襯底，所述二氧化硅掩埋層上設(shè)有光波導(dǎo)，所述光波導(dǎo)上蓋有槽型絕緣蓋，所述光波導(dǎo)的待測(cè)側(cè)壁與所述槽型絕緣蓋和所述二氧化硅掩埋層之間形成兩端開口的封閉微流道，所述微流道內(nèi)具有沿著光波導(dǎo)待測(cè)側(cè)壁流動(dòng)的液體，所述光波導(dǎo)的兩端并接有電壓檢測(cè)器；所述槽型絕緣蓋的制備材料為熱塑性聚合物，或?yàn)楣袒途酆衔?，或?yàn)槿軇]發(fā)型聚合物。
[0010]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果:
本發(fā)明中，當(dāng)需要測(cè)量SOI光波導(dǎo)的側(cè)壁粗糙度時(shí)，僅需在整個(gè)光波導(dǎo)的外部封裝絕緣材料形成槽型絕緣蓋，然后將槽型絕緣蓋蓋在光波導(dǎo)上，通過鍵合工藝將槽型絕緣蓋的底端與其上設(shè)有光波導(dǎo)的二氧化硅掩埋層連接在一起，使得光波導(dǎo)的待測(cè)側(cè)壁、槽型絕緣蓋和二氧化硅掩埋層三者之間形成一個(gè)兩端開口的封閉微流道，再在微流道中通入離子液體或者極性液體，使得上述液體在微流道內(nèi)沿著光波導(dǎo)的整個(gè)待測(cè)側(cè)壁流動(dòng)，最后通過電壓檢測(cè)器測(cè)量出光波導(dǎo)兩端的電勢(shì)差，根據(jù)流體流過硅光波導(dǎo)硅光波導(dǎo)兩端的電勢(shì)差與該硅光波導(dǎo)側(cè)壁粗糙度之間的非線性關(guān)系，即可得出光波導(dǎo)待測(cè)側(cè)壁的粗糙度；相較于傳統(tǒng)的微納器件側(cè)壁粗糙度的測(cè)量方法與裝置，本發(fā)明制作工藝和設(shè)備較簡(jiǎn)單，不需要在原有的儀器和工藝上進(jìn)行改造即可實(shí)現(xiàn)對(duì)低矮的側(cè)壁進(jìn)行粗糙度測(cè)量。
【附圖說明】
[0011]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明；
圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明的一個(gè)標(biāo)定試樣的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為圖2中的標(biāo)定試樣的原子力成像圖；
圖4為圖2中的標(biāo)定試樣被進(jìn)行表面光滑處理后的原子力成像圖；
圖5為圖2中的標(biāo)定試樣被進(jìn)一步進(jìn)行表面光滑處理后的原子力成像圖；
圖6為本發(fā)明中光波導(dǎo)的一種結(jié)構(gòu)示意圖；
圖7為本發(fā)明中光波導(dǎo)的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；
圖8為本發(fā)明中光波導(dǎo)的再一種結(jié)構(gòu)示意圖；
圖9為圖8中的光波導(dǎo)被切割后的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中為硅襯底，2為二氧化硅掩埋層，3為光波導(dǎo)，4為槽型絕緣蓋，5為微流道，6為電壓檢測(cè)器，7為硅基底，8為二氧化硅絕緣層，9為硅薄膜，10為槽型外殼，11為通道，12為取樣長(zhǎng)度段。
【具體實(shí)施方式】
[0012]如圖1所示，一種用于SOI光波導(dǎo)的側(cè)壁粗糙度檢測(cè)裝置，所述的SOI光波導(dǎo)包括其上設(shè)有二氧化硅掩埋層2的硅襯底1，所述二氧化硅掩埋層2上設(shè)有光波導(dǎo)3，所述光波導(dǎo)3上蓋有槽型絕緣蓋4，所述光波導(dǎo)3的待測(cè)側(cè)壁與所述槽型絕緣蓋4和所述二氧化硅掩埋層2之間形成兩端開口的封閉微流道5，所述微流道5內(nèi)具有沿著光波導(dǎo)3待測(cè)側(cè)壁流動(dòng)的液體，所述光波導(dǎo)3的兩端并接有電壓檢測(cè)器6，其中，所述的光波導(dǎo)3可以通過反應(yīng)離子刻蝕(RIE)、感應(yīng)耦合等離子體(ICP)、離子束濺射刻蝕等各向異性干法刻蝕工藝加工制成，所述的微流道5可以是單獨(dú)的通道也可以是連通的通道。
[0013]一種用于SOI光波導(dǎo)的側(cè)壁粗糙度檢測(cè)方法，所述的SOI光波導(dǎo)包括其上設(shè)有二氧化硅掩埋層2的硅襯底1，所述二氧化硅掩埋層2上設(shè)有光波導(dǎo)3，所述檢測(cè)方法包括以下步驟:
步驟S1.1:利用絕緣材料，制備開口向下的槽型絕緣蓋4 ;
步驟S1.2:通過鍵合工藝，將槽型絕緣蓋4蓋在光波導(dǎo)3上，使得光波導(dǎo)3的待測(cè)側(cè)壁與槽型絕緣蓋4和二氧化硅掩埋層2之間形成兩端開口的封閉微流道5 ;
步驟S1.3:在微流道5中通入離子液體或者極性液體，使得液體在微流道5內(nèi)沿著光波導(dǎo)3的整個(gè)待測(cè)側(cè)壁流動(dòng)；
步驟S1.4:測(cè)量光波導(dǎo)3兩端的電勢(shì)差，根據(jù)流體流過硅光波導(dǎo)側(cè)壁時(shí)硅光波導(dǎo)兩端的電勢(shì)差與硅光波導(dǎo)側(cè)壁粗糙度之間的非線性關(guān)系，得出光波導(dǎo)3的待測(cè)側(cè)壁的粗糙度。
[0014]具體地，步驟S1.3中的離子液體可為鹽酸、氯化鉀或者氯化鈉，極性液體可為乙醇或者去離子水；步驟步驟S1.1中，槽型絕緣蓋4的制備工藝為模塑法，或?yàn)闊釅悍?，或?yàn)長(zhǎng)IGA技術(shù)，或?yàn)榧す?