[發明專利]疊層組合式MEMS芯片的制造方法及其疊層組合式MEMS芯片

有效

• 申請號: 201410178952.2
• 申請日: 2014-04-30
• 公開（公告）號: CN103922273A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 華亞平
• 申請（專利權）人: 安徽北方芯動聯科微系統技術有限公司
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00;B81B7/00
• 代理公司: 蚌埠鼎力專利商標事務所有限公司 34102
• 代理人: 王琪;牛濤

1.疊層組合式MEMS芯片的制造方法，步驟為：

（1）第一MEMS圓片形成：在底板圓片上表面生長底板絕緣層，蝕刻出至少一個底板凹腔，底板上表面未被蝕刻的部分成為底板密封區和第一硅柱；將單晶硅圓片鍵合到底板圓片上表面上，作為第一MEMS層圓片，磨削第一MEMS層圓片到10—100?μm，形成第一MEMS層，蝕刻第一MEMS層，形成第一MEMS密封區、第一MEMS結構和第一MEMS導電區，這樣，就完成第一MEMS圓片的制造；

（2）硅穿孔圓片形成：在硅穿孔圓片襯底上蝕刻出隔離溝，生長二氧化硅填滿隔離溝，形成二氧化硅隔離層，然后蝕刻出至少一個第一凹腔，硅穿孔圓片襯底上未被蝕刻的部分成為導電鍵合區和密封鍵合區，最后蝕刻除去隔離溝外的二氧化硅，形成硅穿孔圓片；

（3）密封圓片形成：將第一MEMS圓片和硅穿孔圓片在設定氣壓的鍵合室中對準鍵合，形成密封圓片，其中第一凹腔與底板凹腔共同組成下密封腔，第一MEMS結構位于下密封腔內；

（4）金屬化密封圓片形成：磨削密封圓片上的硅穿孔圓片，露出隔離溝，硅穿孔圓片被隔離溝分割為第一垂直電極、密封區和硅導電柱；在硅穿孔圓片上淀積至少一層絕緣層覆蓋硅穿孔圓片，在絕緣層上蝕刻出通孔，淀積金屬層覆蓋絕緣層，同時填充通孔，然后圖形化金屬層，得到金屬線和圧焊塊，最后將覆蓋在壓焊塊上的絕緣層蝕刻掉，露出壓焊塊，制造完成金屬化密封圓片；

（5）第二MEMS圓片形成：在蓋板圓片上表面生長蓋板絕緣層，蝕刻出至少一個蓋板凹腔，蓋板上表面未被蝕刻的部分成為蓋板密封區和第二硅柱；將單晶硅圓片鍵合到蓋板圓片上表面上，作為第二MEMS層圓片，磨削第二MEMS層圓片到10—100?μm，形成第二MEMS層，在第二MEMS層上對應蓋板凹腔處蝕刻出第二凹腔，最后蝕刻第二MEMS層，形成第二MEMS密封區、第二MEMS結構和第二MEMS導電區，這樣，就完成第二MEMS圓片的制造；

（6）疊層組合式MEMS圓片形成：將金屬化密封圓片和第二MEMS圓片在設定氣壓的鍵合設備內對準鍵合，形成疊層組合式MEMS圓片，其中第二凹腔與蓋板凹腔共同組成上密封腔，第二MEMS結構位于上密封腔內；

（7）疊層組合式MEMS芯片形成：首先疊層組合式MEMS圓片中將壓焊塊上方的第二MEMS圓片切割掉，露出壓焊塊，然后切割疊層組合式MEMS圓片，得到疊層組合式MEMS芯片。

2.根據權利要求1所述的疊層組合式MEMS芯片的制造方法，其特征在于：步驟（1）中鍵合工藝為硅—二氧化硅鍵合，步驟（3）中鍵合工藝為硅—硅鍵合，步驟（5）中鍵合工藝為硅—二氧化硅鍵合，步驟（6）中鍵合工藝為硅—金屬鍵合。

3.根據權利要求1所述的疊層組合式MEMS芯片的制造方法，其特征在于：步驟（1）和步驟（5）所述的單晶硅圓片和步驟（2）所述的硅穿孔圓片襯底的材料都是雙面拋光的重摻<100>晶向的單晶硅。

4.根據權利要求1所述的疊層組合式MEMS芯片的制造方法，其特征在于：步驟（4）所述的絕緣層有三層，分別為第一絕緣層、第二絕緣層和第三絕緣層，第一絕緣層覆蓋硅穿孔圓片，在第一絕緣層上蝕刻出第一通孔，淀積第一金屬層覆蓋第一絕緣層，同時填充第一通孔，圖形化第一金屬層，得到第一金屬線和壓焊塊；在第一金屬層上淀積第二絕緣層，在第二絕緣層蝕刻出第二通孔，再淀積第二金屬層覆蓋第二絕緣層，同時填充第二通孔，然后圖形化第二金屬層，得到第二金屬線和屏蔽區；在第二金屬層上淀積第三絕緣層，蝕刻第三絕緣層形成第三通孔，在第三絕緣層上淀積第三金屬層，同時第三通孔也被填充，圖形化第三金屬層，得到第三金屬線、第二垂直電極和金屬密封區。