基于SOI晶圆的MEMS结构制作及划片方法

摘要

本发明公开了一种基于SOI晶圆的MEMS结构制作及划片方法，属于微机电系统微细加工和晶圆划片领域。该方法的关键在于利用ICP刻蚀的高深宽比效应，采用一张MEMS结构掩膜版与一张与其对应的掩膜版，对SOI晶圆的正反两面进行常规的MEMS加工工艺，包括涂胶、光刻、刻蚀、释放等，实现MEMS结构制作与晶圆划片同步完成。本发明的优点：(1)无机械振动，无应力损伤，无发热，无切屑产生，无污染，成品率高；(2)不需要昂贵的划片设备，在现有MEMS工艺设备基础上即可完成，成本低；(3)MEMS结构的制作过程与划片过程同步完成，效率高。(4)无需添加临时性或永久性保护层，不影响器件与外界信息的交互，释放是与划片同时完成的，中间工艺不致对MEMS可动结构造成破坏。

主权项

一种基于SOI晶圆的MEMS结构制作及划片方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：对SOI晶圆100进行清洗和预烘处理；步骤二：在基底层(3)表面淀积一定厚度的深刻蚀掩蔽层(4)；步骤三：在顶层(1)表面淀积一定厚度的第一光刻胶层(9)，在深刻蚀掩蔽层(4)表面淀积一定厚度的第二光刻胶层(5)，并热烘；步骤四：使用下掩膜版(150)和上掩膜版(152)，对经过步骤三处理的晶圆进行双面光刻，下掩膜版(150)和上掩膜版(152)的芯片单元尺寸相同、芯片排布相同且阴阳相同；下掩膜版(150)上有下芯片单元(14)和下对准标记(7)，上掩膜版(152)上有上芯片单元(16)和上对准标记(8)，下芯片单元(14)是矩形块，上芯片单元(16)是要制作的结构图案；曝光的时候，第二光刻胶层(5)使用下掩膜版(150)，第一光刻胶层(9)使用上掩膜版(152)，并且下对准标记(7)与上对准标记(8)对准；经过光刻，第一光刻胶层(9)形成MEMS结构的图案(120)，以及上划片区(112)；步骤五：以第二光刻胶层(5)为掩膜，对深刻蚀掩蔽层(4)进行刻蚀形成下划片区(110)；步骤六：去除第二光刻胶层(5)，并以深刻蚀掩蔽层(4v为掩膜，用感应耦合离子刻蚀方法刻蚀基底层(3)，直至刻蚀到中间二氧化硅层(2)自发停止，形成下划片槽(130)；步骤七：去除深刻蚀掩蔽层(4)；步骤八：在基底层(3)粘帖蓝膜(6)；步骤九：以第一光刻胶层(9)形成的图案(120)为掩膜，对顶层(1)进行感应耦合离子刻蚀，到达中间二氧化硅层(2)刻蚀停止，形成上划片槽(132)、结构槽(134)以及未释放的MEMS结构(122)；步骤十：去除第一光刻胶层(9)，得到只靠中间二氧化硅层(2)连接的晶圆(10)；步骤十一：进行中间二氧化硅层(2)的腐蚀，去除连接各芯片单元的二氧化硅，连通上划片槽(132)与下划片槽(130)，实现划片；同时去除MEMS结构(122)下的部分二氧化硅，形成可动结构(140)和锚点(142)，得到结构完好的MEMS器件(12)。