基于硅硅键合的全干法深刻蚀微机械加工方法

摘要

本发明公开了一种基于硅硅键合的全干法深刻蚀微机械加工方法，它涉及微电子机械工艺加工技术领域中的微电子机械系统结构器件的制造。它将低阻硅片和带氧化绝缘层的衬底硅片键合为整体，在低阻硅片上制备微机械结构。它采用硅－硅键合、双面光刻、深反应离子刻蚀等工艺，在硅衬底的二氧化硅层上制备低电阻率的单晶硅微机械结构，制成的微机械管芯由低阻硅－二氧化硅绝缘层－衬底硅三层材料构成。本发明的优点是管芯中的微机械可动结构层厚度大、应力很低、和衬底的热膨胀系数匹配极好；具有制造成本低，成品率高，制成的器件可靠性高等优点。本发明适合于微加速度计、光开关、微机械开关、可变电容、可变光衰减器等多种硅微机械器件的制作。

主权项

1、一种基于硅硅键合的全干法深刻蚀微机械加工方法，其特征在于它包括步骤：①在双面抛光的底层单晶硅片(1)表面用热氧化或淀积工艺制备一层0.2微米至2.0微米厚的二氧化硅层(2)，②用光刻工艺和反应离子刻蚀工艺在底层单晶硅片(1)底面光刻出键合台面和划片槽图形(3)，键合台面和划片槽图形(3)刻蚀深度为1至2微米，③用光刻工艺和反应离子刻蚀工艺在低电阻率的双面抛光的顶层单晶硅片(4)底面光刻出键合台面和划片槽图形(5)，键合台面和划片槽图形(5)刻蚀深度为2至20微米，④用键合工艺将顶层单晶硅片(4)有键合台面和划片槽图形(5)的一面键合在底层单晶硅片(1)表面的二氧化硅层(2)上，形成顶层单晶硅片(4)、二氧化硅层(2)、底层单晶硅片(1)整体三层材料结构，⑤用磨片、抛光工艺将顶层单晶硅片(4)减薄至厚度为100至200微米，⑥用双面光刻、溅射、剥离工艺在顶层单晶硅片(4)表面制备钛、铂、金三层金属构成的引线键合点图形(6)，引线键合点图形(6)的厚度为1800埃至2200埃，⑦用光刻工艺在顶层单晶硅片(4)表面制备一层光刻胶(7)，光刻胶(7)曝光显影后形成微机械结构图形(8)及划片槽图形(9)，⑧用划片机沿着划片槽图形(9)划片，依次划透顶层单晶硅片(4)、划透二氧化硅层(2)、划但不划透底层单晶硅片(1)，⑨用深反应离子刻蚀工艺刻蚀顶层单晶硅片(4)，刻蚀深度至二氧化硅层(2)，用等离子体去胶工艺去除光刻胶(7)，形成微机械结构(10)，⑩将底层单晶硅片(1)沿着划片槽图形(9)进行掰片，形成分立的微机械结构管芯，完成基于硅硅键合的全干法深刻蚀微机械加工。