CN1900668A - 基于真空粘合工艺的热剪切应力传感器器件的制作方法 - Google Patents
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Abstract
基于真空粘合工艺的热剪切应力传感器器件的制作方法，涉及微电子技术领域，该方法包括步骤：1.在双抛光1#<100>硅基片双表面淀积氮化硅薄膜；2.在正面氮化硅薄膜上淀积多晶硅薄膜，进行硼掺杂，光刻，刻蚀多晶硅薄膜，清洗处理表面；3.正面光刻，蒸金，剥离，形成布线图形；4.在背面氮化硅薄膜上光刻、刻蚀氮化硅薄膜，形成背面腔体和划片槽腐蚀窗口图形；5.正面保护，腐蚀背硅，形成腔体和划片槽；6.将单抛光2#<100>硅基片划片；7.将1－5步操作后的1#硅片划片；8.将划好的1#硅片背面与划好的2#硅片的抛光面真空粘合。
Description
技术领域
本发明属于微电子技术中的微机电系统(MEMS)制造技术领域，即一种采用基于真空粘合工艺制作热剪切应力传感器器件的方法。
背景技术
微机电系统(MEMS)器件制造中，一些器件包括悬空的梁、膜或空腔结构往往要运用到硅基表面微机械加工中“牺牲层”技术来制造，但设计及加工过程中避免不了繁多的版图设计、牺牲层的刻蚀、腐蚀、结构层的释放等步骤，并且牺牲层释放过程中或牺牲层形成之后，上结构层很容易发生与衬底粘连的现象，而导致器件机械结构失效。
发明内容
本发明的目的是提供一种采用真空粘合工艺制作热剪切应力传感器器件的方法，即先淀积氮化硅薄膜、做好多晶硅薄膜电阻和金属布线，然后腐蚀背硅、直接利用真空粘合来形成绝热空腔，以此完成热剪切应力传感器器件的制作。
为达到上述目的，本发明的技术解决方案是提供一种基于真空粘合工艺的热剪切应力传感器器件的制作方法，其绝缘空腔的形成，避开了繁琐的牺牲层瓶颈工艺，其步骤如下：
步骤1、在双抛光1#<100>硅基片双表面上淀积氮化硅薄膜；
步骤2、在正面氮化硅薄膜上淀积多晶硅薄膜，进行硼掺杂，光刻，刻蚀多晶硅薄膜，清洗处理表面；
步骤3、正面光刻，蒸金，剥离，形成布线图形；
步骤4、在背面氮化硅薄膜上光刻、刻蚀氮化硅薄膜，形成背面腔体和划片槽腐蚀窗口图形；
步骤5、正面保护，腐蚀背硅，形成腔体和划片槽；
步骤6、将单抛光2#<100>硅基片划片；
步骤7、将1-5步操作后的1#硅片划片；
步骤8、将划好的1#硅片背面与划好的2#硅片的抛光面真空粘合。
所述的一种基于真空粘合工艺的热剪切应力传感器器件的制作方法，其所述步骤1，在双抛光1#<100>硅基片双表面上淀积氮化硅薄膜，氮化硅薄膜厚度为1.5-2.0μm，是采用低压化学气相沉积(LPCVD)方法获得的。
所述的一种基于真空粘合工艺的热剪切应力传感器器件的制作方法，其所述步骤2，在正面淀积多晶硅薄膜，是采用低压化学气相沉积(LPCVD)方法，多晶硅薄膜厚度为0.40-0.45μm，进行硼掺杂，光学光刻，用六氟化硫气体、以40-60sccm的流量和40-60w的功率各向同性刻蚀多晶硅薄膜，形成150μm×4μm的多晶硅薄膜电阻，用浓硫酸去除表面残留的光刻胶。
所述的一种基于真空粘合工艺的热剪切应力传感器器件的制作方法，其所述步骤3，光学光刻，表面电子束蒸发金薄膜，金薄膜厚度为0.08-1μm，用丙酮剥离，形成宽分别为40-50μm和90-100μm的布线图形。
所述的一种基于真空粘合工艺的热剪切应力传感器器件的制作方法，其所述步骤4，在背面氮化硅薄膜上光学光刻，用六氟化硫气体、以110-130sccm的流量和40-60w的功率各向同性刻蚀氮化硅薄膜，直到刻到硅衬底，形成942μm×992μm背面腔体腐蚀窗口图形和宽为3200-3500μm的划片槽腐蚀窗口图形。
所述的一种基于真空粘合工艺的热剪切应力传感器阵列的制作方法，其所述步骤5，是使用Crystalbond 509胶进行正面保护，在30-40％氢氧化钾溶液里、80-85℃温度下各向异性腐蚀背硅，直到腐蚀到氮化硅薄膜，形成腔体和划片槽，划片槽上嵌有宽为2-2.5mm未腐蚀的硅梁作为支撑。
所述的一种基于真空粘合工艺的热剪切应力传感器器件的制作方法，其所述步骤6，将单抛光2#<100>硅基片用划片机划片，划片尺寸为8mm×14mm。
所述的一种基于真空粘合工艺的热剪切应力传感器器件的制作方法，其所述步骤7，将1-5步操作后的1#硅片用镊子沿划片槽轻轻划开。
所述的一种基于真空粘合工艺的热剪切应力传感器器件的制作方法，其所述步骤8，为戴上真空手套，将划好的1#硅片背面与划好的2#硅片抛光面在真空环境下用Crystalbond 509胶粘合。
本发明方法避开了常规工艺中的瓶颈-牺牲层工艺，避免了繁多的版图设计、牺牲层的刻蚀、腐蚀、结构层的释放等步骤。该方法的特点是在硅片正面淀积氮化硅薄膜和多晶硅薄膜，对多晶硅薄膜进行硼掺杂，刻蚀形成多晶硅薄膜电阻条，然后在其表面制作金属布线，再在正面保护下直接湿法各向异性腐蚀背硅，形成腔体和划片槽，用镊子沿划片槽轻轻划开硅片，最后与另一划好的硅片在真空环境下粘合，从而形成绝缘空腔。
本发明方法优化工艺、成本低廉、生产周期短、工艺稳定，可以获得采用基于真空粘合工艺制作的热剪切应力传感器器件，适合用于大生产，具有一定的实用价值。
附图说明
图1-1至图1-7为本发明一种基于真空粘合工艺的热剪切应力传感器器件的制作方法的流程示意图。
具体实施方式
为了更进一步说明本发明的内容，以下结合附图对本发明做详细描述，其中：
图1-1至图1-7是本发明的流程图：
1、如图1-1所示，在双抛光1#<100>硅基片双表面上用低压化学气相沉积(LPCVD)方法淀积氮化硅薄膜101、102，厚度为1.5-2.0μm。
2、如图1-2所示，在正面氮化硅薄膜101表面用低压化学气相沉积(LPCVD)方法淀积多晶硅薄膜，厚度为0.40-0.45μm，进行硼掺杂，用六氟化硫气体、以40-60sccm的流量和40-60w的功率各向同性刻蚀多晶硅薄膜，形成150μm×4μm的多晶硅薄膜电阻103。
3、如图1-3所示，在氮化硅薄膜101和多晶硅薄膜电阻条103上，电子束蒸发金薄膜，厚度为0.8-1μm，剥离形成线宽分别为40-50μm和90-100μm的布线图形104。
4、如图1-4所示，用六氟化硫气体、以110-130sccm的流量和40-60w的功率各向同性刻蚀背面氮化硅薄膜102，直到刻到硅衬底，形成942μm×992μm的背面腔体腐蚀窗口图形和宽为3200-3500μm的划片槽腐蚀窗口图形。
5、如图1-5所示，正面101、103、104在Crystalbond 509胶保护下，用30-40％氢氧化钾溶液、在80-85℃温度下各向异性腐蚀背硅，直到腐蚀到氮化硅薄膜101，形成腔体和划片槽。
6、如图1-6所示，将单抛光2#<100>硅基片用划片机划片，划片尺寸为8mm×14mm。
7、如图1-7所示，将1-5步操作后的1#硅片用镊子沿划片槽轻轻划开，然后将其背面与划好的2#硅片抛光面在真空环境下用Crystalbond509胶粘合。
Claims (9)
1、一种基于真空粘合工艺的热剪切应力传感器器件的制作方法，其绝缘空腔的形成，避开了繁琐的牺牲层瓶颈工艺，其特征在于，步骤如下：
步骤1、在双抛光1#<100>硅基片双表面上淀积氮化硅薄膜；
步骤2、在正面氮化硅薄膜上淀积多晶硅薄膜，进行硼掺杂，光刻，刻蚀多晶硅薄膜，清洗处理表面；
步骤3、正面光刻，蒸金，剥离，形成布线图形；
步骤4、在背面氮化硅薄膜上光刻、刻蚀氮化硅薄膜，形成背面腔体和划片槽腐蚀窗口图形；
步骤5、正面保护，腐蚀背硅，形成腔体和划片槽；
步骤6、将单抛光2#<100>硅基片划片；
步骤7、将1-5步操作后的1#硅片划片；
步骤8、将划好的1#硅片背面与划好的2#硅片的抛光面真空粘合。
2、根据权利要求1所述的一种基于真空粘合工艺的热剪切应力传感器器件的制作方法，其特征在于，所述步骤1，在双抛光1#<100>硅基片双表面上淀积氮化硅薄膜，氮化硅薄膜厚度为1.5-2.0μm，是采用低压化学气相沉积方法获得的。
3、根据权利要求1所述的一种基于真空粘合工艺的热剪切应力传感器器件的制作方法，其特征在于，所述步骤2，在正面淀积多晶硅薄膜，是采用低压化学气相沉积方法，多晶硅薄膜厚度为0.40-0.45μm，进行硼掺杂，光学光刻，用六氟化硫气体、以40-60sccm的流量和40-60w的功率各向同性刻蚀多晶硅薄膜，形成150μm×4μm的多晶硅薄膜电阻，用浓硫酸去除表面残留的光刻胶。
4、根据权利要求1所述的一种基于真空粘合工艺的热剪切应力传感器器件的制作方法，其特征在于，所述步骤3，光学光刻，表面电子束蒸发金薄膜，金薄膜厚度为0.08-1μm，用丙酮剥离，形成宽分别为40-50μm和90-100μm的布线图形。
5、根据权利要求1所述的一种基于真空粘合工艺的热剪切应力传感器器件的制作方法，其特征在于，所述步骤4，在背面氮化硅薄膜上光学光刻，用六氟化硫气体、以110-130sccm的流量和40-60w的功率各向同性刻蚀氮化硅薄膜，直到刻到硅衬底，形成942μm×992μm背面腔体腐蚀窗口图形和宽为3200-3500μm的划片槽腐蚀窗口图形。
6、根据权利要求1所述的一种基于真空粘合工艺的热剪切应力传感器阵列的制作方法，其特征在于，所述步骤5，是使用Crystalbond 509胶进行正面保护，在30-40％氢氧化钾溶液里、80-85℃温度下各向异性腐蚀背硅，直到腐蚀到氮化硅薄膜，形成腔体和划片槽，划片槽上嵌有宽为2-2.5mm未腐蚀的硅梁作为支撑。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: SEMICONDUCTOR MANUFACTURING INTERNATIONAL (SHANGHA Free format text: FORMER OWNER: INST OF MICROELECTRONICS, C. A. S Effective date: 20130415 Owner name: INST OF MICROELECTRONICS, C. A. S Effective date: 20130415 |
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 100029 CHAOYANG, BEIJING TO: 201203 PUDONG NEW AREA, SHANGHAI |
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| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20130415 Address after: 201203 Shanghai City, Pudong New Area Zhangjiang Road No. 18 Patentee after: SEMICONDUCTOR MANUFACTURING INTERNATIONAL (SHANGHAI) Corp. Patentee after: Institute of Microelectronics of the Chinese Academy of Sciences Address before: 100029 Beijing city Chaoyang District Beitucheng West Road No. 3 Patentee before: Institute of Microelectronics of the Chinese Academy of Sciences |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20080702 Termination date: 20180721 |