CN105084302A - Mems质量块的制作方法 - Google Patents
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Abstract
一种MEMS质量块的制作方法，本发明采用键合方法制备可动质量块，不需要最后的去除牺牲层工艺，避免了可动质量块与衬底的粘连的问题，提高了工艺的稳定性和产品的成品率，另外，该方法制造工艺简单、制作的可动质量块的质量大，而大质量的可动质量块将大大提高器件的灵敏度、分辨率和稳定性，同时能够降低器件的机械噪声。
Description
技术领域
本发明涉及半导体器件技术领域，特别涉及一种MEMS质量块的制作方法。
背景技术
MEMS（MicroElectroMechanicalSystems,微电子机械系统）是利用集成电路制造技术和微加工技术把微结构、微传感器、微执行器、控制处理电路甚至接口、通信和电源等制造在一块或多块芯片上的微型集成系统。随着MEMS技术的发展，利用MEMS技术制作的加速度传感器和陀螺仪已广泛用于汽车领域和消费电子领域。加速度传感器和陀螺仪的基本结构都包括一个可动质量块，大的可动质量块可以增加器件的灵敏度、减小噪声干扰。MEMS可动质量块的制备已成为MEMS器件开发和实用化的关键技术之一，由此发展了多种MEMS可动质量块的制备技术。表面微加工技术常常通过多晶硅和牺牲层来制作可动质量块，该方法容易实现与CMOS电路的集成，但是制造的质量块比较小、机械噪声大，限制了传感器性能的提高。同时，该方法去除牺牲层时，容易出现可动质量块与衬底的粘连问题，影响工艺的稳定性。
发明内容
基于此，有必要提供一种MEMS质量块的制作方法，该方法不需要最后的去除牺牲层工艺，避免了可动质量块与衬底的粘连问题，提高了工艺的稳定性和产品的成品率。
一种MEMS质量块的制作方法，包括步骤：
提供衬底和基片。
在所述衬底或者所述基片上形成凹部。
将所述基片和所述衬底键合，使所述凹部在键合的界面处形成容腔。
对所述基片进行减薄处理。
在所述基片的容腔对应处形成多个释放孔，所述多个释放孔形成质量块的轮廓和支撑梁，所述轮廓内的质量块和所述轮廓外的基片通过所述支撑梁连接。
在其中一个实施例中，在所述衬底上形成凹部，所述凹部的面积比所述基片的面积小。
在其中一个实施例中，所述凹部深1μm～100μm。
在其中一个实施例中，所述衬底的材质包括玻璃和半导体材料中的一种。
在其中一个实施例中，所述基片的材质包括半导体材料。
在其中一个实施例中，所述半导体材料为硅。
在其中一个实施例中，所述凹部呈四边形。
在其中一个实施例中，所述键合采用的方式包括静电键合或者玻璃浆料键合。
在其中一个实施例中，所述减薄处理的方式包括湿法腐蚀、干法腐蚀和机械减薄。
在其中一个实施例中，所述多个释放孔的形成方式包括湿法腐蚀和干法腐蚀。
上述MEMS质量块的制作方法，该方法不需要最后的去除牺牲层工艺，避免了可动质量块与衬底的粘连的问题，提高了工艺的稳定性和产品的成品率，另外，该方法制造工艺简单、制作的可动质量块的质量大，而大质量的可动质量块将大大提高器件的灵敏度、分辨率和稳定性，同时能够降低器件的机械噪声。
附图说明
图1是本发明其中一实施例的流程图；
图2是本发明其中一实施例的衬底俯视图；
图3是沿图2中A-A’线的衬底侧面剖视图；
图4是本发明的衬底和基片键合后的侧面剖视图；
图5是本发明形成释放孔后衬底和基片的俯视图；
图6是沿图5中B-B’线的衬底和基片侧面剖视图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述。
图1为本发明一个实施例的流程图，请结合图2至图6。
一种MEMS质量块的制作方法，包括：
步骤S100：提供衬底100和基片200，衬底100在本实施例中为玻璃，在其他实施例中也可以采用半导体材料，例如硅。基片200在本实施例中也为半导体材料，例如硅。
步骤S110：见图2和图3，在衬底100的正面上形成四边形的凹部300，衬底100上凹部300的大小和深度取决于器件的具体性能要求，比如器件的灵敏度、噪声等。凹部300的面积大小应比基片200的面积小，保证基片200与衬底100有足够的接触面进行键合。凹部300的深度范围在1μm～100μm之间。
步骤S120：见图4，将基片200底面和衬底100的正面键合，使凹部300在键合的界面400处形成容腔500。键合采用的方式包括静电键合或者玻璃浆料键合，以保证基片200能够固定在衬底100进行后续的工艺处理。
步骤S130：对基片200的正面进行减薄处理，最后在容腔500上方区域的部分基片剩余的厚度等于所需质量块的厚度。减薄处理的方式包括湿法腐蚀、干法腐蚀和机械减薄等，例如利用KOH或者TMAH对基片200的正面进行减薄处理。
步骤S140：见图5和图6，通过湿法腐蚀法和干法腐蚀法在容腔500上方区域的部分基片上形成多个释放孔600，多个释放孔600皆贯穿基片200，并且两两连通形成质量块900图形（在本实施例中为四边形）的轮廓700和对应的支撑梁800，轮廓700内的质量块900和轮廓700外的基片通过支撑梁800连接。
在其他实施例中，还可以在基片200的底面上形成凹部，然后将基片200的底面和衬底100的正面键合，再对基片200减薄、刻蚀。
本发明采用键合方法制备可动质量块，与采用多晶硅和牺牲层方法制备可动质量块（最厚为1μm）相比，采用该方法可以制备厚度大于100μm的MEMS可动质量块，大的可动质量块将大大提高加速度传感器和陀螺仪的灵敏度，同时可以减小器件的噪声干扰。另外，该方法不需要最后的去除牺牲层工艺，避免了可动质量块与衬底的粘连，提高了工艺的稳定性和产品的成品率。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种MEMS质量块的制作方法，其特征在于，包括步骤：
提供衬底和基片；
在所述衬底或者所述基片上形成凹部；
将所述基片和所述衬底键合，使所述凹部在键合的界面处形成容腔；
对所述基片进行减薄处理；
在所述基片的容腔对应处形成多个释放孔，所述多个释放孔形成质量块的轮廓和支撑梁，所述轮廓内的质量块和所述轮廓外的基片通过所述支撑梁连接。
2.根据权利要求1所述的MEMS质量块的制作方法，其特征在于：在所述衬底上形成凹部，所述凹部的面积比所述基片的面积小。
3.根据权利要求1所述的MEMS质量块的制作方法，其特征在于，所述凹部深1μm～100μm。
4.根据权利要求1所述的MEMS质量块的制作方法，其特征在于，所述衬底的材质包括玻璃和半导体材料中的一种。
5.根据权利要求1所述的MEMS质量块的制作方法，其特征在于，所述基片的材质包括半导体材料。
6.根据权利要求4或5任一项所述的MEMS质量块的制作方法，其特征在于，所述半导体材料为硅。
7.根据权利要求1所述的MEMS质量块的制作方法，其特征在于，所述凹部呈四边形。
8.根据权利要求1所述的MEMS质量块的制作方法，其特征在于，所述键合采用的方式包括静电键合或者玻璃浆料键合。
9.根据权利要求1所述的MEMS质量块的制作方法，其特征在于，所述减薄处理的方式包括湿法腐蚀、干法腐蚀和机械减薄。
10.根据权利要求1所述的MEMS质量块的制作方法，其特征在于，所述多个释放孔的形成方式包括湿法腐蚀和干法腐蚀。
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