一种用于微结构制造的全干法刻蚀硅溶片制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利说明书

(10)申请公布号CN101817497A

(43)申请公布日2010.09.01

(21)申请号CN201010185118.8

(22)申请日2010.05.28

(71)申请人中国工程物理研究院电子工程研究所

地址621900四川省绵阳市919信箱512分箱

(72)发明人施志贵席仕伟张茜梅刘娟王亚军

(74)专利代理机构中国工程物理研究院专利中心

代理人翟长明

(51)Int.CI

B81C1/00

B81C3/00

权利要求说明书说明书幅图

(54)发明名称

一种用于微结构制造的全干法刻蚀

硅溶片制备方法

(57)摘要

本发明公开了一种用于微结构制造

的全干法刻蚀硅溶片制备方法，属于微电

子机械系统（MEMS）加工技术领域。本

发明的制备方法采用以下加工步骤：(a)玻

璃电极制备；(b)硅台阶和微结构制备；(c)

玻璃-硅静电键合和硼硅玻璃划槽；(d)硅溶

片处理；制得所需的产品。本发明的制备

方法使用SOI硅片，利用全干法刻蚀工艺

实现微结构制造。本发明具有可动硅结构

层较厚、残余应力小、无“液体桥”粘连、

环保无毒害等特点，可应用于微惯性器

件、光学器件、微波器件、压力传感器件

等多种MEMS器件制造。

法律状态

法律状态公告日法律状态信息法律状态

权利要求说明书

1.一种用于微结构制造的全干法刻蚀硅溶片制备方法，依次包含以下加工步骤：

（a）玻璃电极制备

依次为硼硅玻璃（4）表面进行光刻、硼硅玻璃腐蚀、磁控溅射1500埃到2500埃

的Ti/Pt/Au、用丙酮并辅助超声波清洗去除光刻胶，获得电极（5）；

（b）硅台阶和微结构制备

依次为在SOI片的顶层硅（1）上光刻，并用ICP刻蚀出硅台阶（6），台阶高度2

微米到5微米之间；用高温扩散炉对硅台阶表面进行磷掺杂；在SOI的顶层硅（1）

上光刻，并用ICP刻蚀出可动硅结构（7），直至SOI的二氧化硅埋层（2）；

（c）玻璃-硅静电键合和硼硅玻璃划槽

依次为硼硅玻璃（4）和SOI片静电键合，其中电极（5）与硅台阶（6）键合；用

砂轮划片机将硼硅玻璃片（4）划槽，深度300微米到350微米之间；

（d）硅溶片处理

依次用ICP去除衬底硅（3），用RIE去除二氧化硅埋层（2），将已有划痕的硼

硅玻璃-硅结构分割成管芯，器件成型。

说明书

技术领域

本发明属于微电子机械系统（MEMS）加工技术领域，尤其涉及一种用于微结构制

造的全干法刻蚀硅溶片工艺，特别适用于微惯性器件、光学器件、微波器件、压力

传感器件等多种MEMS器件制造。

背景技术

微电子机械系统（MEMS）技术是受集成电路工艺的启发发展起来的，它具有集成

电路系统的许多优点，同时又集约了多种学科发展的尖端成果。MEMS把信息的

获取、处理和执行集成在一起，从而大幅度地提高系统的自动化、智能化和可靠性

水平，它将对21世纪的科学技术和生产方式产生深远影响，因而被认为是关系到

国家科技发展、国防安全和经济繁荣的关键技术。

目前，MEMS制造技术分为体加工工艺、表面加工工艺和LIGA工艺三种。重掺杂

自停止硅溶片工艺是一种重要的体加工工艺，它是先在浓硼扩散硅片上用电感耦合

等离子体刻蚀（ICP）技术刻蚀出键合台面和可动硅结构图形，然后倒扣与玻璃基

片阳极键合，最后用乙二胺-邻苯二酚-水（简称EPW）等各向异性腐蚀剂腐蚀掉

背面未重掺杂的硅，从而释放可动硅结构。该方法具有工艺简单、分布电容小等优

点，但它存在以下缺点：

（a）由于采用浓硼扩散技术制备结构层，使得结构层厚度小于40微米，且应力较

大，阻碍了器件性能的进一步提高。

（