[發明專利]帶有微腔的圖形硅片真空鍵合方法

無效

• 申請號: 200810070015.X
• 申請日: 2008-07-22
• 公開（公告）號: CN101327906A
• 公開（公告）日: 2008-12-24
• 發明（設計）人: 馮建;譚開洲;徐俊
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第二十四研究所
• 主分類號: B81C3/00
• 分類號: B81C3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

(一)技術領域

本發明涉及硅微機械電子系統(MEMS)制造中的鍵合工藝，特別是涉及一種帶有微腔的圖形硅片真空鍵合方法，它適用于微機電系統制造中的鍵合工藝。

(二)背景技術

微機電系統(MEMS)是利用半導體工藝，來制造整合機械及電子元件，以達到系統微小化的目的。微電子機械系統(MEMS)制造中的鍵合工藝可以采用專用設備來實現(如SB6鍵合設備)，針對一些特殊的MEMS系統結構，如高真空度的鍵合，就需要一些特殊的工藝和裝置來實現。

特別是在制作MEMS傳感器時，需要兩個硅片鍵合在一起，其中一個硅片上制作有一定深度和寬度的微腔，且要求微腔達到一定的真空度。一種方法是采用國外的進口設備，如德國休斯公司的SB6鍵合設備，該設備不僅能夠抽真空，而且能加壓力、電極、加溫，真空度能達到10⁵～0.5Pa。但是，當硅片的微腔體內要求達到高真空度時，即低于10^-1Pa(一般來說，低真空范圍為10³～10^-1Pa，高真空范圍為10^-1～10^-6Pa)時，采用上述辦法實現就比較困難了。另一種方法是通過大型高真空泵，如加速分子泵、冷凝泵，來實現硅片的微腔體內的高真空，但這些設備成本昂貴，而且會給工藝制作過程中帶來粘污，導致成品率下降。

(三)發明內容

為克服上述問題，本發明提供一種帶有微腔的圖形硅片真空鍵合方法，達到硅片的微腔內的高真空度要求。

為實現上述目的，本發明的一種帶有微腔的圖形硅片真空鍵合方法，包括以下工藝步驟：

(1)準備一個4英寸帶有微腔的圖形硅片，以及一個4英寸普通硅片，其導電類型可以是N型或P型，其晶向可以是(100)或(111)或(110)；

(2)對所述帶有微腔的圖形硅片進行干法刻蝕，溫度為20℃，SF₆氣體流量為200-500sccm，時間為3-6秒；C₄F₈氣體流量為200-500sccm，時間為1-3秒，兩種氣體交替使用，直至其微腔的內壁表面粗糙，使表面粗糙度達到0.5-1.5μm；

(3)將所述帶有微腔的圖形硅片放入簡易予鍵合裝置中的承片架和對位臺上，將活動桿伸入帶有微腔的圖形硅片的上方2mm左右，再將普通硅片輕輕放下，其一部分邊緣與帶有微腔的圖形硅片接觸，另一部分邊緣搭在活動桿上，其與帶有微腔的圖形硅片之間形成一定空隙，關上簡易予鍵合裝置的真空室上蓋；

(4)打開簡易予鍵合裝置的真空閥，進行抽真空，時間15秒，使其內部真空度達20000Pa；

(5)關閉簡易予鍵合裝置的真空閥，打開氧氣進氣閥，充入純度達99.9999％的氧氣，時間為3秒，關閉氧氣進氣閥；

(5)重復步驟(4)和(5)的過程4-8次；

(6)向外位動活動桿，使所述普通硅片靠自身重力自然下落，與所述帶有微腔的圖形硅片貼合在一起，實現真空狀態下的予鍵合；

(7)打開簡易予鍵合裝置的真空室上蓋，取出已經予鍵合在一起的硅片；

(8)將已予鍵合在一起的硅片放入高溫擴散爐，進行高溫退火處理，溫度為1000-1200℃，時間為8-15小時，氣氛為氧氣-氫氧合成氣-氧氣，最終實現帶有微腔的圖形硅片的真空鍵合。

有益效果：

本發明方法由于采取了以上技術方案，具有以下特點：

1)本發明方法操作簡單，簡單易行，實現了帶有微腔的硅片鍵合的真空度，其微腔內的真空度能達到10^-1～10^-6Pa。

2)由于本發明方法不會帶來二次粘污，使帶有微腔的硅片鍵合成品率提高，可提高85％。

3)由于采用了簡易的予鍵合裝置，而無需使用昂貴的進口機器，大大降低了硅片鍵合的加工成本。

(四)附圖說明

圖1本發明的帶有微腔的圖形硅片的示意圖；

圖2是本發明帶有微腔的圖形硅片與普通硅片鍵合在一起后的示意圖；

圖3是本發明方法中使用的簡易予鍵合裝置的示意圖。

(此簡易予鍵合裝置的內部結構俯視圖和剖面圖請參見實用新型“一種在硅片上制作真空微腔的予鍵合裝置”03234160.1中的說明書附圖)

(五)具體實施方式

下面結合具體實施例及附圖，對本發明作進一步詳細說明。

本發明的帶有微腔的圖形硅片真空鍵合方法，其包括以下工藝步驟：