一種用于soi光波導(dǎo)的側(cè)壁粗糙度檢測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)壁粗糙度檢測方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]對于微納器件側(cè)壁的粗糙度測量，國內(nèi)外現(xiàn)有的技術(shù)包括:通過電子顯微鏡對器件結(jié)構(gòu)進行觀察并利用電鏡照片進行粗糙度估算，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單，但是測量不夠準確；普通的原子力顯微鏡雖然可以把測試區(qū)域放大上千倍，但是對于側(cè)壁粗糙度的計算，只能通過破壞器件的結(jié)構(gòu)來進行測量；尤其對于低矮的微納結(jié)構(gòu)側(cè)壁，探針的運動與受力受到底面的影響，無法實現(xiàn)準確，快速成像。
[0004]針對這些問題，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，實現(xiàn)對微納結(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行改造，不僅工藝、設(shè)備較復(fù)雜，而且對于低矮側(cè)壁仍然無法實現(xiàn)粗糙度測量。

【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)備簡單，能夠?qū)Φ桶珎?cè)壁進行測量的用于SOI光波導(dǎo)的粗糙度檢測方法和裝置。
[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)的整個待測側(cè)壁流動；步驟S1.4:測量光波導(dǎo)兩端的電勢差，根據(jù)流體流過硅光波導(dǎo)側(cè)壁時硅光波導(dǎo)兩端的電勢差與硅光波導(dǎo)側(cè)壁粗糙度之間的非線性關(guān)系，得出光波導(dǎo)的待測側(cè)壁的粗糙度。
[0008]步驟S1.3中的極性液體為乙醇，或為去離子水；步驟S1.1中，槽型絕緣蓋的制備工藝為模塑法，或為熱壓法，或為LIGA技術(shù)，或為激光燒蝕技術(shù)，或為軟光刻法；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，或為固化型聚合物，或為溶劑揮發(fā)型聚合物；所述熱塑性聚合物為聚酰胺，或為聚甲基丙烯酰甲酯，或為聚碳酸酯，或為聚丙乙烯；所述固化型聚合物為聚二甲基硅氧烷，或為環(huán)氧樹脂，或為聚氨酯；所述溶劑揮發(fā)型聚合物為丙烯酸，或為橡膠，或為氟塑料；步驟S1.3中的離子液體為鹽酸，或為氯化鉀，或為氯化鈉。
[0009]一種用于SOI光波導(dǎo)的側(cè)壁粗糙度檢測裝置，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)待測側(cè)壁流動的液體，所述光波導(dǎo)的兩端并接有電壓檢測器；所述槽型絕緣蓋的制備材料為熱塑性聚合物，或為固化型聚合物，或為溶劑揮發(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)需要測量SOI光波導(dǎo)的側(cè)壁粗糙度時，僅需在整個光波導(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)的待測側(cè)壁、槽型絕緣蓋和二氧化硅掩埋層三者之間形成一個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)的整個待測側(cè)壁流動，最后通過電壓檢測器測量出光波導(dǎo)兩端的電勢差，根據(jù)流體流過硅光波導(dǎo)硅光波導(dǎo)兩端的電勢差與該硅光波導(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)壁粗糙度的測量方法與裝置，本發(fā)明制作工藝和設(shè)備較簡單，不需要在原有的儀器和工藝上進行改造即可實現(xiàn)對低矮的側(cè)壁進行粗糙度測量。
【附圖說明】
[0011]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細的說明；
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)定試樣被進一步進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為取樣長度段。
【具體實施方式】
[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待測側(cè)壁流動的液體，所述光波導(dǎo)3的兩端并接有電壓檢測器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的整個待測側(cè)壁流動；
步驟S1.4:測量光波導(dǎo)3兩端的電勢差，根據(jù)流體流過硅光波導(dǎo)側(cè)壁時硅光波導(dǎo)兩端的電勢差與硅光波導(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，或為熱壓法，或為LIGA技術(shù)，或為激光