CN1431142A - 面向多用户的键合－深刻蚀释放微电子机械加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种微电子机械加工方法。将MEMS技术的发展分为器件结构设计和工艺加工两大方向，包括硅片工艺部分，PYREX7740或HOYASD2玻璃片上的工艺部分和组合工艺部分。采用了先进的对准静电键合和高深宽比硅刻蚀技术；但整体工艺结构比较简单，而且能够满足多种器件芯片结构的加工需求，还具有可扩展的工艺模块与之配套。可广泛应用于MEMS技术领域。

Description

面向多用户的键合-深刻蚀释放微电子机械加工方法

技术领域：本发明涉及微电子机械系统领域，尤其涉及一种微电子机械加工方法。

背景技术：微电子机械系统(MEMS)作为起源于上世纪90年代的跨学科和先进制造技术对改善人们的生活质量、提高人们的生活水平以及增强国力起到了重要的作用。由于强烈的多学科交叉特征，MEMS的研究方式和加工技术就与生俱来的带有多样性。尽管近年来硅工艺已成为MEMS工艺的主流，但一种器件一个工艺的研究方式基本没有改变。由于MEMS器件的实现需要多方面技术的整合，这种复杂性使研究人员难以全面掌握从器件结构设计到加工技术的所有技术内容。而目前这种资源共享的低水平和研究方法的不够专业化使MEMS技术的发展受到了很大的制约，已成为一个瓶颈问题。如何能够最大限度地共享科学研究的成果更专业化地解决MEMS技术发展过程中的技术问题，使这一行业走向良性的市场循环是从事MEMS技术研究和市场开发人员的梦想。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种能够满足不同用户、不同器件加工需求的微电子机械加工方法。

本发明的面向多用户的键合-深刻蚀释放微电子机械加工方法，其步骤包括：

1)硅片上的工艺部分

1.1)淀积或热生长SiO₂、第一面涂胶保护、腐蚀蚀SiO₂、去胶；

1.2)第一面光刻、腐蚀SiO₂、去胶；

1.3)硅浅台阶腐蚀、腐蚀去除SiO₂；

2)PYREX7740或HOYA SD2玻璃片上的工艺部分

2.1)光刻、腐蚀玻璃浅槽；

2.2)溅射电极金属；

2.3)剥离形成金属电极；

3)组合工艺部分

3.1)硅片，玻璃片键合对准；

3.2)硅/玻璃静电键合；

3.3)硅片腐蚀减薄；

3.4)划片；

3.5)双面光刻；

3.3)高深宽比硅刻蚀、去胶。

上述的电极金属选自Ti/Pt/Au三层复合结构金属。

本发明针对MEMS技术发展过程中存在的主要问题，提出了将MEMS技术的发展分为器件结构设计和工艺加工两大方向的设想。从加工技术的角度出发研究出是实现上述研究方法的基础，为此我们在提出研究方法解决方案的同时还提出了与之配套的MEMS标准工艺。这种思想的实现将极大地推动MEMS技术和市场的发展，使MEMS技术最终能够发展的像今天的集成电路工业一样，加工厂和设计所以各自的优势相互促进共同发展。

本发明在总结的大量MEMS器件结构的基础上开发出的键合-深刻蚀释放MEMS标准工艺。在这套工艺中采用了先进的对准静电键合和高深宽比硅刻蚀技术；但整体工艺结构比较简单，而且能够满足多种器件芯片结构的加工需求，还具有可扩展的工艺模块与之配套。

本发明能够满足多种MEMS器件的加工需求，通过合理制版还能够满足多用户的需求；为提高MEMS器件的研制效率、降低开发成本起到了重要的作用。

本发明的提出为实现MEMS技术研究向分工合作的专业化发展奠定了坚实的基础。在科学研究中分裂就意味着发展，MEMS技术的发展也不例外。本项发明的优点在于开发出了简单实用的MEMS标准工艺，可以让更多的人更专业的进入MEMS领域；其积极意义在于这种研究思路的提出和标准工艺的开发将给MEMS技术的发展带来革命性的变化和发展。

本发明还具有可扩展性，正在开发的可扩展工艺模块包括：绝缘连接、芯片级封装和立体集成化等。

附图说明：

图1硅片热氧化，光刻

1--制造微结构的硅片3--光刻胶

图2硅浅槽(质量块与玻璃衬底间的间隙)腐蚀

2--热氧化硅300～400nm

图3玻璃片上光刻，BHF腐蚀玻璃120纳米，淀积金属Ti/Pt/Au 160纳米

4--PYREX7740或HOYA SD2玻璃

图4剥离形成金属电极

5--金属Ti/Pt/Au160纳米

图5硅/玻璃对准键合

图6 KOH腐蚀减薄硅片至50～80微米

图7硅片面光刻，高深宽比硅刻蚀

图8采用本发明制造的微加速度计结构示意图

6--加速度计的固定电极7--加速度计质量块的固定端

8--加速度计质量块    9--加速度计质量块的悬臂梁

10--加速度计取样电容 11--质量块与玻璃衬底间的间隙

实施方案：

如图1-3所示，硅片部分，热氧化300纳米，第一面涂胶，BHF蚀氧化硅，去胶；然后第一面光刻，BHF腐蚀氧化硅，去胶；KOH腐蚀浅台阶，BHF去氧化硅。

如图3-4所示，PYREX玻璃片部分，光刻，BHF腐蚀玻璃120纳米；溅射金属Ti/Pt/Au120纳米，淀积金属160纳米，剥离形成金属电极。

如图5-7所示，组合工艺部分，硅/玻璃对准键合，硅/玻璃静电键合，KOH腐蚀减薄硅片至50-80微米，划片，硅片面光刻，高深宽比硅刻蚀，去胶。

采用上述方法可制得如图8所示结构的微加速度计。

Claims (2)

1、一种面向多用户的键合-深刻蚀释放微电子机械加工方法，其步骤包括：

1)硅片上的工艺部分

1.1)淀积或热生长SiO₂、第一面涂胶保护、腐蚀蚀SiO₂、去胶；

1.2)第一面光刻、腐蚀SiO₂、去胶；

1.3)硅浅台阶腐蚀、腐蚀去除SiO₂；

2)PYREX7740或HOYA SD2玻璃片上的工艺部分

2.1)光刻、腐蚀玻璃浅槽；

2.2)溅射电极金属；

2.3)剥离形成金属电极；

3)组合工艺部分

3.1)硅片，玻璃片键合对准；

3.2)硅/玻璃静电键合；

3.3)硅片腐蚀减薄；

3.4)划片；

3.5)双面光刻；

3.3)高深宽比硅刻蚀、去胶。

2、如权利要求1所述的面向多用户的键合-深刻蚀释放微电子机械加工方法，其特征在于所述的电极金属为Ti/Pt/Au三层复合结构金属。

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