CN1488965A - 采用v型槽介质隔离工艺的体硅加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种采用V型槽介质隔离技术的体硅加工方法，涉及微电子机械系统领域中的一种微电子机械系统器件结构的制造。它采用电感耦合干法刻蚀工艺在硅片上制造出V型槽，采用介质淀积二氧化硅填充此V型槽，隔离槽深度可以达到10～200微米，远远深于通常的半导体介质隔离技术，适合于制造出在机械上连接，电学上隔离的微机械结构。本发明还具有工艺简单、可重复性好的优点。本发明适合于电容式微加速度计、微陀螺、光开关、微机械微波开关等多种微机械器件的制作。

Description

采用V型槽介质隔离工艺的体硅加工方法
技术领域
本发明涉及半导体微电子机械制造领域中的一种采用V型槽介质隔离的体硅加工方法，特别适用于半导体领域中微电子机械系统(MEMS)器件结构的制造。
背景技术
微电子机械系统(MEMS)技术是采用集成电路微细加工技术，从2维加工向3维加工发展，以硅、砷化镓等集成电路的通用材料实现微型机械结构，并与集成电路共同制造，最终实现芯片级微系统的一种新技术。由于它符合人类技术发展的总趋势，即以更少的资源实现更多的功能，在过去10年间得到快速发展，和纳米技术并列为微/纳米技术，被称为二十一世纪的关键技术之一。
目前MEMS制造技术分成体加工工艺、表面加工工艺和LIGA工艺三种，本发明涉及的原有技术为SOG(在玻璃基板上的硅工艺)工艺技术，是属于体加工工艺的一种重要的MEMS加工工艺。
SOG工艺的结构由玻璃基板和其上的单晶硅的两层结构构成。可以用于制备惯性器件，光学器件、微波器件、压力传感器等多种微电子机械系统器件。具有工艺简单，可方便实现静电驱动器、基板绝缘性能好等优点。
但这种工艺也有以下的缺点：由于所用的单晶硅为重掺杂材料，电导率很高，难以实现在机械上连接、电学上隔离的结构，而这种结构在惯性器件、微波器件中用途广泛，可提高器件性能。
在集成电路制造技术中，也采用介质隔离技术，但挖槽的槽深一般小于5微米，并且采用U型槽。该技术不能直接用于MEMS结构的制造工艺中。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是提供一种MEMS加工方法，能实现在机械上连接，电学上隔离的MEMS结构的采用V型槽介质隔离工艺的体硅加工方法，并且本发明方法还具有制造工艺简单、可重复性好等优点。
所要解决的技术问题由下列技术方案实现，它包括步骤：
①采用光刻工艺刻出单晶硅片3台面形状，用反应离子刻蚀工艺刻蚀出2至40微米的台阶5，
②采用光刻工艺在单晶硅片3上刻出隔离槽图形，隔离槽图形宽度尺寸7为1至3微米，
③采用电感耦合干法刻蚀工艺在单晶硅片3上刻蚀出10至200微米深度的V型槽4，
④采用氢氟酸∶水的配比为1∶20的溶液清洗单晶硅片3，清洗时间为1至5分钟，
⑤采用低压化学气相淀积工艺在单晶硅片3的V型槽4中和台阶5内层上淀积一层二氧化硅8，淀积二氧化硅8厚度为1至3微米，
⑥将单晶硅片3放在氧化炉中，温度为800至900℃，加氧致密10至20分钟，
⑦在玻璃片(1)上用光刻工艺刻蚀出电极形状，在玻璃片1上溅射钛，铂，金三层金属厚度为1500至3000埃，用剥离工艺剥离出电极2形状，
⑧将玻璃片1和单晶硅片3用静电键合工艺贴合成玻璃/硅片对，
⑨用磨抛机将玻璃/硅片对中的单晶硅片3厚度减薄至10至200微米，
⑩采用双面光刻工艺在单晶硅片3上面刻蚀出微电子机械结构，
用砂轮划片机将玻璃片1划片，划成管芯结构，不掰片，
采用电感耦合干法刻蚀工艺刻蚀单晶硅片3，刻蚀到玻璃片1表面，
将划片的玻璃片1和贴合在玻璃片1上的单晶硅片3掰成管芯，完成采用V型槽介质隔离技术的体硅加工。
本发明相比背景技术具有如下优点：
1、本发明采用电感耦合干法刻蚀工艺在硅片上制造V型槽，并采用介质淀积二氧化硅填充此V型槽，实现的介质隔离技术，槽深10～200微米，远远深于通常的半导体介质隔离技术的槽深，能制造出在机械上连接，电学上隔离的微机械结构。
2、本发明制造体硅微机械结构的工艺简单、可重复性好。
附图说明
图1是本发明主视剖面结构示意图。
图2是本发明主视图的俯视结构示意图。
具体实施方式
参照图1、图2，本发明加工制造步骤是：
(1)采用接触式曝光机的光刻工艺刻出单晶硅片3台面形状，用反应离子刻蚀机的反应离子刻蚀工艺刻蚀出2至40微米的台阶5，实施例刻蚀台阶5的厚度为4微米。
(2)采用接触式曝光机的光刻工艺在单晶硅片3上刻出隔离槽图形，隔离槽图形宽度尺寸7为1至3微米，实施例隔离槽图形宽度尺寸7为1.5微米。
(3)采用ICP干法刻蚀机的电感耦合干法刻蚀工艺在单晶硅片3上刻蚀出10至200微米深度的V型槽4，实施例刻蚀出10微米深度的V型槽4。
(4)采用氢氟酸∶水的配比为1∶20的溶液清洗单晶硅片3，清洗时间为1至5分钟，实施例清洗时间为1分钟。
(5)采用LPCVD设备的低压化学气相淀积工艺在单晶硅片3的V型槽4中和台阶5内层上淀积一层二氧化硅8，淀积二氧化硅8厚度为1至3微米，实施例淀积二氧化硅8厚度为2微米。
(6)将单晶硅片3放在氧化炉中，温度为800至900℃，加氧致密10至20分钟，实施例温度为850℃，加氧致密15分钟。
(7)在玻璃片(1)上用接触式曝光机的光刻工艺刻蚀出电极形状，在玻璃片1上用磁控溅射台溅射钛，铂，金三层金属厚度为1500至3000埃，用剥离工艺剥离出电极2形状，实施例溅射钛，铂，金三层金属厚度为2000埃。
(8)将玻璃片1和单晶硅片3用静电键合设备的静电键合工艺贴合成玻璃/硅片对。
(9)用磨抛机将玻璃/硅片对中的单晶硅片3厚度减薄至10至200微米，实施例减薄至20微米。
(10)采用双面光刻机的双面光刻工艺在单晶硅片3上面刻蚀出微电子机械结构。
(11)用砂轮划片机将玻璃片1划片，划成管芯结构，不掰片。
(12)采用ICP干法刻蚀机的电感耦合干法刻蚀工艺刻蚀单晶硅片3，刻蚀到玻璃片1表面。
(13)将划片的玻璃片1和贴合在玻璃片1上的单晶硅片3掰成管芯，完成采用V型槽介质隔离技术的体硅加工。

Claims (1)

1、一种采用V型槽介质隔离技术的体硅加工方法，其特征在于包括步骤：
①采用光刻工艺刻出单晶硅片(3)台面形状，用反应离子刻蚀工艺刻蚀出2至40微米的台阶(5)，
②采用光刻工艺在单晶硅片(3)上刻出隔离槽图形，隔离槽图形宽度尺寸(7)为1至3微米，
③采用电感耦合干法刻蚀工艺在单晶硅片(3)上刻蚀出10至200微米深度的V型槽(4)，
④采用氢氟酸：水的配比为1∶20的溶液清洗单晶硅片(3)，清洗时间为1至5分钟，
⑤采用低压化学气相淀积工艺在单晶硅片(3)的V型槽(4)中和台阶(5)内层上淀积一层二氧化硅(8)，淀积二氧化硅(8)厚度为1至3微米，
⑥将单晶硅片(3)放在氧化炉中，温度为800至900℃，加氧致密10至20分钟，
⑦在玻璃片(1)上用光刻工艺刻蚀出电极形状，在玻璃片(1)上溅射钛、铂、金三层金属厚度为1500至3000埃，用剥离工艺剥离出电极(2)形状，
⑧将玻璃片(1)和单晶硅片(3)用静电键合工艺贴合成玻璃/硅片对，
⑨用磨抛机将玻璃/硅片对中的单晶硅片(3)厚度减薄至10至200微米，
⑩采用双面光刻工艺在单晶硅片(3)上面刻蚀出微电子机械结构，
用砂轮划片机将玻璃片(1)划片，划成管芯结构，不掰片，
采用电感耦合干法刻蚀工艺刻蚀单晶硅片(3)，刻蚀到玻璃片(1)表面，
将划片的玻璃片(1)和贴合在玻璃片(1)上的单晶硅片(3)掰成管芯，完成采用V型槽介质隔离技术的体硅加工。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN100405543C (zh) * 2006-07-21 2008-07-23 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种cmos工艺兼容的嵌入悬浮螺管结构电感或互感的制作方法

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