專利名稱：全干法深刻蝕硅溶片制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微電子機械工藝加工技術(shù)領(lǐng)域中的一種全干法深刻蝕硅溶片制造方法，特別適用于微電子機械系統(tǒng)器件結(jié)構(gòu)的制造。
背景技術(shù)：
微電子機械系統(tǒng)(簡稱MEMS)技術(shù)是采用集成電路微細(xì)加工技術(shù)，從2維加工向3維加工發(fā)展，以硅、砷化鎵等集成電路的通用材料實現(xiàn)微型機械結(jié)構(gòu)，并與集成電路共同制造，最終實現(xiàn)芯片級微系統(tǒng)的一種新技術(shù)。由于它符合人類技術(shù)發(fā)展的總趨勢，即以更少的資源實現(xiàn)更多的功能，在過去10年間得到快速發(fā)展，和納米技術(shù)并列為微/納米技術(shù)，被稱為二十一世紀(jì)的關(guān)鍵技術(shù)之一。
目前MEMS制造技術(shù)分成體加工工藝、表面加工工藝和LIGA工藝三種，現(xiàn)有制造硅溶片工藝技術(shù)是屬于體加工工藝的一種重要的MEMS加工工藝。硅溶片工藝的結(jié)構(gòu)由玻璃基板和其上的單晶硅的兩層結(jié)構(gòu)構(gòu)成。可以用于制備MEMS慣性器件，光學(xué)器件、微波器件、壓力傳感器等多種MEMS器件。具有工藝簡單，可方便實現(xiàn)靜電驅(qū)動器、基板絕緣性能好等優(yōu)點。但這種工藝存在以下的缺點a由于采用濃擴散技術(shù)制備單晶硅層，使單晶硅層的厚度小于40微米，應(yīng)力較大，阻礙了器件性能的進一步提高。
b可動結(jié)構(gòu)暴露，難以使用現(xiàn)有的封裝技術(shù)，造成成本提高、可靠性下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于避免上述背景技術(shù)中的不足之處而提供一種采用玻璃片、硅片、硅片的三層結(jié)構(gòu)、利用全干法工藝實現(xiàn)MEMS可動結(jié)構(gòu)的全干法深刻蝕硅溶片制造方法，而且本發(fā)明還具有以下特點制造工藝簡單，采用通用工藝制造設(shè)備，降低制造成本。制備的可動結(jié)構(gòu)單晶硅層厚度較厚，器件性能好，可靠性高。采用三層結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)可動結(jié)構(gòu)的氣密性封裝。同時可采用通常的器件封裝技術(shù)，大大降低了工藝難度。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，它包含的制造加工步驟①玻璃片3上用光刻工藝刻蝕出電極4形狀；②玻璃片3上濺射厚度為1500至2500埃的鈦、鉑、金復(fù)合金屬層；③用剝離工藝在玻璃片3上剝離出金屬電極4形狀；④中間層單晶硅片2用光刻工藝刻出臺面7結(jié)構(gòu)形狀，用反應(yīng)離子刻蝕法刻蝕出臺面7的高度8，臺面高度8的高度尺寸為2至40微米；⑤將玻璃片3和中間層單晶硅片2通過靜電鍵合工藝貼合成玻璃硅片結(jié)構(gòu)；⑥將玻璃硅片結(jié)構(gòu)中的中間層單晶硅片2進行磨片、拋光，使中間層單晶硅片2的厚度尺寸為100至300微米；⑦用雙面光刻法將玻璃硅片結(jié)構(gòu)上的中間層單晶硅片2背面刻蝕出可動硅6結(jié)構(gòu)；⑧用砂輪劃片機劃片，將玻璃片3劃成不分開的管芯；⑨用電感耦合等離子體刻蝕法刻蝕中間層單晶硅片2、刻蝕直至玻璃片3表面，使可動硅6結(jié)構(gòu)懸空；⑩最上層單晶硅片1用雙面光刻法光刻刻蝕出雙面對準(zhǔn)標(biāo)志；在單晶硅片1正面通過絲網(wǎng)印刷工藝獲得玻璃涂料的鍵合臺面5結(jié)構(gòu)；在單晶硅片1上采用電感耦合等離子體刻蝕法刻蝕出深度為10至300微米的臺階9結(jié)構(gòu)；用玻璃涂料鍵合工藝將最上層單晶硅片1與玻璃片3貼合，形成單晶硅片1、單晶硅片2、玻璃片3的三層復(fù)合硅片結(jié)構(gòu)。
用砂輪劃片機劃片，將最上層單晶硅片1劃成管芯，并將覆蓋在電極4上的硅片劃掉；將已劃痕的復(fù)合硅片掰成管芯，器件成型。
本發(fā)明相比背景技術(shù)有如下優(yōu)點1.本發(fā)明采用玻璃片、硅片、硅片的三層結(jié)構(gòu)，利用全干法工藝實現(xiàn)MEMS可動結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)可動結(jié)構(gòu)的氣密性封裝，同時可采用通常的器件封裝技術(shù)，大大降低了工藝難度，降低了制造成本。
2.本發(fā)明采用全干法工藝實現(xiàn)MEMS可動硅結(jié)構(gòu)加工，可動硅結(jié)構(gòu)厚度較厚，可達100微米以上，提高了器件的電氣性能和可靠性。
3.本發(fā)明制造工藝簡單，采用普通的工藝加工設(shè)備和材料就能制造MEMS器件裝置，能普及應(yīng)用制造MEMS慣性器件、光學(xué)器件、微波器件、壓力傳感器等多種MEMS器件。


圖1是本發(fā)明工藝結(jié)構(gòu)主視剖面示意圖。
圖2是本發(fā)明圖1工藝結(jié)構(gòu)附視A-A向剖面示意圖。
具體實施例方式
參照圖1、圖2，本明采取以下加工步驟(1)玻璃片3上用光刻工藝刻蝕出電極4形狀，實施例光刻工藝采用通常普通的光刻機、涂膠機、顯影機在玻璃片3上刻蝕出電極4形狀，玻璃片3一般采用制造半導(dǎo)體玻璃材料即可。
(2)用市售濺射臺在玻璃片3上濺射厚度為1500至2500埃的鈦、鉑、金復(fù)合金屬層，實施例濺射合金層的厚度為2000埃。
(3)采用市售的超聲槽設(shè)備進行剝離工藝在玻璃片3上剝離出金屬電極4形狀，實施例金屬電極4為成對結(jié)構(gòu)，其中一個金屬電極4與可動層結(jié)構(gòu)連接，另一個金屬電極4與玻璃片3上驅(qū)動層連接。
(4)中間層單晶硅片2用普通的光刻機、涂膠機、顯影機進行光刻工藝刻出臺面7結(jié)構(gòu)形狀，在通用的反應(yīng)離子刻蝕機中反應(yīng)離子刻蝕出臺面7的高度8，臺面高度8的高度尺寸為2至40微米，實施例刻蝕出臺面高度尺寸為30微米。
(5)采用市售通用的靜電鍵合機將玻璃片3和中間層單晶硅片2通過靜電鍵合工藝貼合成玻璃硅片結(jié)構(gòu)。
(6)采用市售通用的磨拋機將玻璃硅片結(jié)構(gòu)中的中間層單晶硅片2磨片、拋光成厚度尺寸為100至300微米，實施例中間層單晶硅片2磨拋成厚度為200微米。
(7)采用市售通用的雙面光刻機、涂膠機、顯影機進行雙面光刻，將玻璃硅片結(jié)構(gòu)上的中間層單晶硅片2背面刻蝕出可動硅6結(jié)構(gòu)。
(8)用市售砂輪劃片機劃片，將玻璃片3劃成不分開的管芯。
(9)采用ICP等離子刻蝕機進行電感耦合等離子干法刻蝕中間層單晶硅片2、刻蝕直至玻璃片3表面，使可動硅6結(jié)構(gòu)懸空，實施例干法刻蝕的深寬比大于25∶1，可動硅6的厚度可達100微米以上。
(10)最上層單晶硅片1采用市售通用的雙面光刻機、涂膠機、顯影機進行雙面光刻刻蝕出雙面對準(zhǔn)標(biāo)志。
(11)單晶硅片1正面采用玻璃涂料通過絲網(wǎng)印刷加工方法獲得玻璃涂料鍵合臺面5結(jié)構(gòu)。
(12)在單晶硅片1上采用ICP等離子刻蝕機進行電感耦合等離子干法刻蝕出深度為150至350微米的臺階9結(jié)構(gòu)，以便達到最上層單晶硅1對中間層單晶硅片2進行密封保護。實施例刻蝕出臺階9深度尺寸為250微米。
(13)用玻璃涂料采用靜電鍵合機鍵合加工將最上層單晶硅片1與玻璃片3貼合，形成單晶硅片1、單晶硅片2、玻璃片3的三層復(fù)合結(jié)構(gòu)。
(14)用砂輪劃片機劃片，將最上層單晶硅片1劃成管芯，并將覆蓋在電極4上的硅片劃掉。
(15)將已劃痕的單晶硅片1、單晶硅片2、玻璃片3貼合的三層復(fù)合硅片掰成管芯，器件成型。
權(quán)利要求
1.一種全干法深刻蝕硅溶片制造方法，其特征在于包括步驟①玻璃片(3)上用光刻工藝刻蝕出電極(4)形狀；②玻璃片(3)上濺射厚度為1500至2500埃的鈦、鉑、金復(fù)合金屬層；③用剝離工藝在玻璃片(3)上剝離出金屬電極(4)形狀；④中間層單晶硅片(2)用光刻工藝刻出臺面(7)結(jié)構(gòu)形狀，用反應(yīng)離子刻蝕法刻蝕出臺面(7)的高度(8)，臺面高度(8)的高度尺寸為2至40微米；⑤將玻璃片(3)和中間層單晶硅片(2)通過靜電鍵合工藝貼合成玻璃硅片結(jié)構(gòu)；⑥將玻璃硅片結(jié)構(gòu)中的中間層單晶硅片(2)進行磨片、拋光，使中間層單晶硅片(2)的厚度尺寸為100至300微米；⑦用雙面光刻法將玻璃硅片結(jié)構(gòu)上的中間層單晶硅片(2)背面刻蝕出可動硅(6)結(jié)構(gòu)；⑧用砂輪劃片機劃片，將玻璃片(3)劃成不分開的管芯；⑨用電感耦合等離子體刻蝕法刻蝕中間層單晶硅片(2)、刻蝕直至玻璃片(3)表面，使可動硅(6)結(jié)構(gòu)懸空；⑩最上層單晶硅片(1)用雙面光刻法光刻刻蝕出雙面對準(zhǔn)標(biāo)志；在單晶硅片(1)正面通過絲網(wǎng)印刷工藝獲得玻璃涂料的鍵合臺面(5)結(jié)構(gòu)；在單晶硅片(1)上采用電感耦合等離子體刻蝕法刻蝕出深度為10至300微米的臺階(9)結(jié)構(gòu)；用玻璃涂料鍵合工藝將最上層單晶硅片(1)與玻璃片(3)貼合，形成單晶硅片(1)、單晶硅片(2)、玻璃片(3)的三層復(fù)合硅片結(jié)構(gòu)。用砂輪劃片機劃片，將最上層單晶硅片(1)劃成管芯，并將覆蓋在電極(4)上的硅片劃掉；將已劃痕的復(fù)合硅片掰成管芯，器件成型。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種全干法深刻蝕硅溶片制造方法，它涉及微電子機械工藝加工技術(shù)領(lǐng)域中的微電子機械系統(tǒng)器件結(jié)構(gòu)的制造。它采用玻璃片、硅片、硅片的三層結(jié)構(gòu)。利用全干法工藝實現(xiàn)MEMS可動硅結(jié)構(gòu)制造。并且本發(fā)明還具有制造工藝簡單，能采用普通常用工藝設(shè)備制造及封裝，降低了制造成本。制造的可動硅結(jié)構(gòu)厚度較厚，提高了器件的電氣性能和可靠性，能普及應(yīng)用于MEMS慣性器件、光學(xué)器件、微波器件、壓力傳感器件等多種MEMS器件制造。
文檔編號B81C1/00GK1439598SQ03112020
公開日2003年9月3日 申請日期2003年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月21日
發(fā)明者呂苗, 何洪濤, 徐永青 申請人:中國電子科技集團公司第十三研究所