Mems質(zhì)量塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種MEMS質(zhì)量塊的制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]MEMSCMicro Electro Mechanical Systems,微電子機械系統(tǒng))是利用集成電路制造技術(shù)和微加工技術(shù)把微結(jié)構(gòu)、微傳感器、微執(zhí)行器、控制處理電路甚至接口、通信和電源等制造在一塊或多塊芯片上的微型集成系統(tǒng)。隨著MEMS技術(shù)的發(fā)展，利用MEMS技術(shù)制作的加速度傳感器和陀螺儀已廣泛用于汽車領(lǐng)域和消費電子領(lǐng)域。加速度傳感器和陀螺儀的基本結(jié)構(gòu)都包括一個可動質(zhì)量塊，大的可動質(zhì)量塊可以增加器件的靈敏度、減小噪聲干擾。MEMS可動質(zhì)量塊的制備已成為MEMS器件開發(fā)和實用化的關(guān)鍵技術(shù)之一，由此發(fā)展了多種MEMS可動質(zhì)量塊的制備技術(shù)。表面微加工技術(shù)常常通過多晶硅和犧牲層來制作可動質(zhì)量塊，該方法容易實現(xiàn)與CMOS電路的集成，但是制造的質(zhì)量塊比較小、機械噪聲大，限制了傳感器性能的提高。同時，該方法去除犧牲層時，容易出現(xiàn)可動質(zhì)量塊與襯底的粘連問題，影響工藝的穩(wěn)定性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]基于此，有必要提供一種MEMS質(zhì)量塊的制作方法，該方法不需要最后的去除犧牲層工藝，避免了可動質(zhì)量塊與襯底的粘連問題，提高了工藝的穩(wěn)定性和產(chǎn)品的成品率。
[0004]一種MEMS質(zhì)量塊的制作方法，包括步驟:
[0005]提供襯底和基片。
[0006]在所述襯底或者所述基片上形成凹部。
[0007]將所述基片和所述襯底鍵合，使所述凹部在鍵合的界面處形成容腔。
[0008]對所述基片進(jìn)行減薄處理。
[0009]在所述基片的容腔對應(yīng)處形成多個釋放孔，所述多個釋放孔形成質(zhì)量塊的輪廓和支撐梁，所述輪廓內(nèi)的質(zhì)量塊和所述輪廓外的基片通過所述支撐梁連接。
[0010]在其中一個實施例中，在所述襯底上形成凹部，所述凹部的面積比所述基片的面積小。
[0011]在其中一個實施例中，所述凹部深I(lǐng) μ m?100 μ m。
[0012]在其中一個實施例中，所述襯底的材質(zhì)包括玻璃和半導(dǎo)體材料中的一種。
[0013]在其中一個實施例中，所述基片的材質(zhì)包括半導(dǎo)體材料。
[0014]在其中一個實施例中，所述半導(dǎo)體材料為石圭。
[0015]在其中一個實施例中，所述凹部呈四邊形。
[0016]在其中一個實施例中，所述鍵合采用的方式包括靜電鍵合或者玻璃漿料鍵合。
[0017]在其中一個實施例中，所述減薄處理的方式包括濕法腐蝕、干法腐蝕和機械減薄。
[0018]在其中一個實施例中，所述多個釋放孔的形成方式包括濕法腐蝕和干法腐蝕。
[0019]上述MEMS質(zhì)量塊的制作方法，該方法不需要最后的去除犧牲層工藝，避免了可動質(zhì)量塊與襯底的粘連的問題，提高了工藝的穩(wěn)定性和產(chǎn)品的成品率，另外，該方法制造工藝簡單、制作的可動質(zhì)量塊的質(zhì)量大，而大質(zhì)量的可動質(zhì)量塊將大大提高器件的靈敏度、分辨率和穩(wěn)定性，同時能夠降低器件的機械噪聲。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明其中一實施例的流程圖；
[0021]圖2是本發(fā)明其中一實施例的襯底俯視圖；
[0022]圖3是沿圖2中A-A’線的襯底側(cè)面剖視圖；
[0023]圖4是本發(fā)明的襯底和基片鍵合后的側(cè)面剖視圖；
[0024]圖5是本發(fā)明形成釋放孔后襯底和基片的俯視圖；
[0025]圖6是沿圖5中B-B’線的襯底和基片側(cè)面剖視圖。
【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的【具體實施方式】進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0027]圖1為本發(fā)明一個實施例的流程圖，請結(jié)合圖2至圖6。
[0028]一種MEMS質(zhì)量塊的制作方法，包括:
[0029]步驟SlOO:提供襯底100和基片200，襯底100在本實施例中為玻璃，在其他實施例中也可以采用半導(dǎo)體材料，例如硅?；?00在本實施例中也為半導(dǎo)體材料，例如硅。
[0030]步驟SllO:見圖2和圖3，在襯底100的正面上形成四邊形的凹部300，襯底100上凹部300的大小和深度取決于器件的具體性能要求，比如器件的靈敏度、噪聲等。凹部300的面積大小應(yīng)比基片200的面積小，保證基片200與襯底100有足夠的接觸面進(jìn)行鍵合。凹部300的深度范圍在Ιμπι?100 μ m之間。
[0031]步驟S120:見圖4，將基片200底面和襯底100的正面鍵合，使凹部300在鍵合的界面400處形成容腔500。鍵合采用的方式包括靜電鍵合或者玻璃漿料鍵合，以保證基片200能夠固定在襯底100進(jìn)行后續(xù)的工藝處理。
[0032]步驟S130:對基片200的正面進(jìn)行減薄處理，最后在容腔500上方區(qū)域的部分基片剩余的厚度等于所需質(zhì)量塊的厚度。減薄處理的方式包括濕法腐蝕、干法腐蝕和機械減薄等，例如利用KOH或者TMAH對基片200的正面進(jìn)行減薄處理。
[0033]步驟S140:見圖5和圖6，通過濕法腐蝕法和干法腐蝕法在容腔500上方區(qū)域的部分基片上形成多個釋放孔600，多個釋放孔600皆貫穿基片200，并且兩兩連通形成質(zhì)量塊900圖形(在本實施例中為四邊形)的輪廓700和對應(yīng)的支撐梁800，輪廓700內(nèi)的質(zhì)量塊900和輪廓700外的基片通過支撐梁800連接。
[0034]在其他實施例中，還可以在基片200的底面上形成凹部，然后將基片200的底面和襯底100的正面鍵合，再對基片200減薄、刻蝕。
[0035]本發(fā)明采用鍵合方法制備可動質(zhì)量塊，與采用多晶硅和犧牲層方法制備可動質(zhì)量塊(最厚為I μ m)相比，采用該方法可以制備厚度大于100 μ m的MEMS可動質(zhì)量塊，大的可動質(zhì)量塊將大大提高加速度傳感器和陀螺儀的靈敏度，同時可以減小器件的噪聲干擾。另夕卜，該方法不需要最后的去除犧牲層工藝，避免了可動質(zhì)量塊與襯底的粘連，提高了工藝的穩(wěn)定性和廣品的成品率。
[0036]以上所述實施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【主權(quán)項】
1.一種MEMS質(zhì)量塊的制作方法，其特征在于，包括步驟: 提供襯底和基片； 在所述襯底或者所述基片上形成凹部； 將所述基片和所述襯底鍵合，使所述凹部在鍵合的界面處形成容腔； 對所述基片進(jìn)行減薄處理； 在所述基片的容腔對應(yīng)處形成多個釋放孔，所述多個釋放孔形成質(zhì)量塊的輪廓和支撐梁，所述輪廓內(nèi)的質(zhì)量塊和所述輪廓外的基片通過所述支撐梁連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS質(zhì)量塊的制作方法，其特征在于:在所述襯底上形成凹部，所述凹部的面積比所述基片的面積小。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS質(zhì)量塊的制作方法，其特征在于，所述凹部深I(lǐng)μ m?100 μ m04.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS質(zhì)量塊的制作方法，其特征在于，所述襯底的材質(zhì)包括玻璃和半導(dǎo)體材料中的一種。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS質(zhì)量塊的制作方法，其特征在于，所述基片的材質(zhì)包括半導(dǎo)體材料。6.根據(jù)權(quán)利要求4或5任一項所述的MEMS質(zhì)量塊的制作方法，其特征在于，所述半導(dǎo)體材料為硅。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS質(zhì)量塊的制作方法，其特征在于，所述凹部呈四邊形。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS質(zhì)量塊的制作方法，其特征在于，所述鍵合采用的方式包括靜電鍵合或者玻璃漿料鍵合。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS質(zhì)量塊的制作方法，其特征在于，所述減薄處理的方式包括濕法腐蝕、干法腐蝕和機械減薄。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS質(zhì)量塊的制作方法，其特征在于，所述多個釋放孔的形成方式包括濕法腐蝕和干法腐蝕。
【專利摘要】一種MEMS質(zhì)量塊的制作方法，本發(fā)明采用鍵合方法制備可動質(zhì)量塊，不需要最后的去除犧牲層工藝，避免了可動質(zhì)量塊與襯底的粘連的問題，提高了工藝的穩(wěn)定性和產(chǎn)品的成品率，另外，該方法制造工藝簡單、制作的可動質(zhì)量塊的質(zhì)量大，而大質(zhì)量的可動質(zhì)量塊將大大提高器件的靈敏度、分辨率和穩(wěn)定性，同時能夠降低器件的機械噪聲。
【IPC分類】B81C1/00
【公開號】CN105084302
【申請?zhí)枴緾N201410212457
【發(fā)明人】荊二榮, 夏長奉
【申請人】無錫華潤上華半導(dǎo)體有限公司
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2014年5月19日
【公告號】WO2015176606A1