CN104773706B - 硅基磁性材料衬底制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种硅基磁性材料衬底制备方法，涉及采用微电子机械加工技术制作硅基磁性材料衬底的方法技术领域。所述方法包括如下步骤：1）对底层单晶硅片进行双面抛光处理；2）使用光刻及反应离子刻蚀工艺在底层单晶硅片的上表面进行刻蚀，获得腔体结构；3）将磁性材料粉末填充至腔体结构内；4）采用硅硅键合工艺将顶层单晶硅片与底层单晶硅片进行键合；5）用磨片、抛光工艺将退火后的键合圆片的部分硅层根据需要减薄至所需厚度，完成硅基磁性材料衬底的制备。所述方法具有加工精度高、制造工艺简单、可重复性强的优点，获得的衬底可在高精度的微电子工艺线进行流片，用于磁性传感器、射频器件等器件的制作。
Description
技术领域
本发明涉及采用微电子机械加工技术制作硅基磁性材料衬底的方法技术领域，尤其涉及一种硅基磁性材料衬底制备方法。
背景技术
微电子机械加工技术是在半导体集成电路加工技术的基础上发展起来的，与传统机械加工技术不同，微电子机械加工技术具备了集成电路制造技术的高精度的特点，可实现高精度的三维立体微结构，采用微电子机械加工技术可以实现不同材料的异质集成。
磁性材料基板是制备磁性器件的基础，现有磁性材料基板只能应用到低精度的机械加工中，获得的磁性器件无法满足高性能的应用需求。硅片是微电子的基础材料片，在硅片内部填充磁性材料获得衬底，可以应用微电子工艺制作磁性器件，由于微电子工艺具有的高精度的优点，可以获得更优异的器件性能。硅片内部填充磁性材料衬底可用于磁性传感器、射频器件等的制作。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种硅基磁性材料衬底制备方法，所述方法具有加工精度高、制造工艺简单、可重复性强的优点，获得的衬底可在高精度的微电子工艺线进行流片，用于磁性传感器、射频器件等器件的制作。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种硅基磁性材料衬底制备方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：
1）对底层单晶硅片进行双面抛光处理；
2）使用光刻及反应离子刻蚀工艺在底层单晶硅片的上表面进行刻蚀，获得腔体结构，腔体结构的深度小于底层单晶硅片厚度；
3）将磁性材料粉末填充至腔体结构内；
4）采用硅硅键合工艺将顶层单晶硅片与底层单晶硅片进行键合，键合后在顶层单晶硅片与底层单晶硅片的接触面上形成键合界面，将获得的键合圆片进行高温退火，磁性材料粉末结合成为整体，键合界面消失；
5）用磨片、抛光工艺将退火后的键合圆片的部分硅层根据需要减薄至所需厚度，完成硅基磁性材料衬底的制备。
进一步的技术方案在于：所述底层单晶硅片为高阻片、低阻片或常阻片。
进一步优选的技术方案在于：所述磁性材料粉末为铁氧体粉末或氧化锌粉末。
进一步优选的技术方案在于：磁性材料粉末填充至腔体结构内的过程中使用超声平台增加填充的致密度。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明所述方法使用微电子工艺制作磁性器件，可实现在硅片内部填充磁性材料，获得硅基磁性材料衬底，具有加工精度高、制造工艺简单、可重复性强的优点，获得的衬底可在高精度的微电子工艺线进行流片，用于磁性传感器、射频器件等器件的制作。
附图说明
图1是本发明通过步骤1）处理后的底层单晶硅片的结构示意图；
图2是本发明通过步骤2）处理后的底层单晶硅片的结构示意图；
图3是本发明通过步骤3）处理后的底层单晶硅片的结构示意图；
图4是本发明通过步骤4）处理后的键合圆片的结构示意图；
图5是本发明通过步骤5）处理后的硅基磁性材料衬底的结构示意图；
其中：1、底层单晶硅片2、腔体结构3、磁性材料粉末4、顶层单晶硅片5、键合界面。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
本发明公开了一种硅基磁性材料衬底制备方法，所述方法具体包括如下步骤：
（1）使用市售双面抛光的底层单晶硅片1（或对没有抛光处理的底层单晶硅片1进行双面抛光处理获得抛光的底层单晶硅片），硅片可以是高阻片、低阻片或常阻片，本实施例采用高阻硅片，电阻率为3000欧姆·厘米，硅片厚度为400微米，如图1所示。
（2）使用市售的光刻设备及市售通用的反应离子刻蚀设备，以及常规的光刻工艺在底层单晶硅片1上光刻获得腔体的平面图形，再使用硅深刻蚀工艺刻蚀获得腔体结构2，本实施例中腔体的深度为300微米，如图2所示。
（3）将市售磁性材料粉末3（本实施例使用铁氧体粉末）填充至腔体结构2中，填充过程中使用市售超声平台对底层单晶硅片1进行超声，以增加粉末填充的致密度，如图3所示。
（4）采用圆片键合设备，采用硅硅键合工艺将顶层单晶硅片4与底层单晶硅片1进行键合，键合界面为5。本实施例中顶层单晶硅片4为高阻硅片，电阻率3000欧姆·厘米，硅片厚度为400微米。使用市售的高温退火炉，将获得的键合圆片进行高温退火，磁性材料粉末结合成为整体，键合界面5消失，退火温度1200度，如图4所示。
（5）采用市售的磨片、抛光工艺将退火后的键合圆片的部分硅层根据需要减薄至所需厚度，本实施例中上下剩余硅层厚度为50微米，完成硅基磁性材料衬底的制备，如图5所示。
本发明所述方法使用微电子工艺制作磁性器件，可实现在硅片内部填充磁性材料，获得硅基磁性材料衬底，具有加工精度高、制造工艺简单、可重复性强的优点，获得的衬底可在高精度的微电子工艺线进行流片，用于磁性传感器、射频器件等器件的制作。
Claims (4)
1.一种硅基磁性材料衬底制备方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：
1）对底层单晶硅片（1）进行双面抛光处理；
2）使用光刻及反应离子刻蚀工艺在底层单晶硅片（1）的上表面进行刻蚀，获得腔体结构（2），腔体结构（2）的深度小于底层单晶硅片（1）厚度；
3）将磁性材料粉末（3）填充至腔体结构（2）内；
4）采用硅硅键合工艺将顶层单晶硅片（4）与底层单晶硅片（1）进行键合，键合后在顶层单晶硅片（4）与底层单晶硅片（1）的接触面上形成键合界面（5），将获得的键合圆片进行高温退火，磁性材料粉末（3）结合成为整体，键合界面（5）消失；
5）用磨片、抛光工艺将退火后的键合圆片的部分硅层根据需要减薄至所需厚度，完成硅基磁性材料衬底的制备。
2.根据权利要求1所述的硅基磁性材料衬底制备方法，其特征在于：所述底层单晶硅片为高阻片、低阻片或常阻片。
3.根据权利要求1所述的硅基磁性材料衬底制备方法，其特征在于：所述磁性材料粉末（3）为铁氧体粉末或氧化锌粉末。
4.根据权利要求1所述的硅基磁性材料衬底制备方法，其特征在于：所述磁性材料粉末（3）填充至腔体结构（2）内的过程中使用超声平台增加填充的致密度。
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