[發明專利]一種背腐蝕切割MEMS硅晶圓片的方法

在審

• 申請號: 201710549657.7
• 申請日: 2017-07-07
• 公開（公告）號: CN109205552A
• 公開（公告）日: 2019-01-15
• 發明（設計）人: 韓寧;王穎;周新愿;陳運法
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

1.一種背腐蝕切割MEMS硅晶圓片的方法，其特征在于，所述方法主要為：在MEMS硅晶圓片背面制備隔熱腔的同時，對MEMS硅晶圓片進行背腐蝕形成腐蝕結構。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述MEMS硅晶圓片為表面有懸空結構的MEMS硅晶圓片；

優選地，所述懸空結構為薄膜振蕩器、微型氣敏傳感器或懸臂梁結構中任意一種或至少兩種的組合。

3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述腐蝕結構為圍繞隔熱腔設置的腐蝕槽；

優選地，所述腐蝕槽的寬度為10μm～200μm；

優選地，所述腐蝕結構包括橫向腐蝕槽和縱向腐蝕槽，橫向腐蝕槽和縱向腐蝕槽的交叉處不連接；

優選地，所述橫向腐蝕槽和縱向腐蝕槽的交叉處，橫向腐蝕槽和縱向腐蝕槽之間間隔至少10μm，優選為10μm～500μm；

優選地，所述腐蝕槽的深度為MEMS硅晶圓片背面硅片厚度的一半以上。

4.根據權利要求1-3任一項所述的方法，其特征在于，所述方法主要為：在MEMS硅晶圓片背面采用干法刻蝕與濕法腐蝕相結合方式，同時制備隔熱腔和腐蝕結構。

5.根據權利要求1-4任一項所述的方法，其特征在于，所述方法具體包括以下步驟：

(1)在MEMS硅晶圓片背面進行光學曝光，顯影暴露出腐蝕槽結構切割線；

(2)以光刻膠作為掩膜在MEMS硅晶圓片背面進行干法刻蝕，去除MEMS硅晶圓片背面的復合層，并暴露出硅片，然后去除光刻膠；

(3)以步驟(2)中未被干法刻蝕去除的復合層作為掩膜，對MEMS硅晶圓片背面進行濕法腐蝕，得到隔熱腔和腐蝕結構。

6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，步驟(1)所述MEMS硅晶圓片中的硅層為雙面拋光的單晶硅片，其厚度為200μm～1000μm，晶向為<100>；

優選地，步驟(1)所述MEMS硅晶圓片中的硅層的兩面設有復合層；

優選地，所述復合層為氧化硅和/或氮化硅；

優選地，所述復合層的厚度為50nm～5000nm。

7.根據權利要求5或6所述的方法，其特征在于，步驟(1)所述光學曝光中以光刻膠和帶有腐蝕結構的掩膜板在MEMS硅晶圓片背面進行光學曝光。

8.根據權利要求5-7任一項所述的方法，其特征在于，步驟(2)所述干法刻蝕采用等離子體刻蝕，其中所用腐蝕氣體為六氟化硫和/或三氟甲烷；

優選地，步驟(2)所述干法刻蝕的同時使用深硅刻蝕，去除10μm～300μm的硅層。

9.根據權利要求5-8任一項所述的方法，其特征在于，步驟(3)中所述濕法腐蝕為采用堿性溶液進行腐蝕；

優選地，所述堿性溶液為氫氧化鉀溶液或乙二胺與鄰苯二酚的水溶液；

優選地，所述氫氧化鉀溶液中的溶劑為水和/或水與異丙醇的混合物；

優選地，所述氫氧化鉀溶液的濃度20wt％～35wt％；

優選地，所述堿性溶液為氫氧化鉀溶液時，其腐蝕的溫度為75℃～80℃；

優選地，所述乙二胺與鄰苯二酚的水溶液中乙二胺、鄰苯二酚和水的摩爾比為35:4:61；

優選地，所述堿性溶液為乙二胺與鄰苯二酚的水溶液時，其腐蝕的溫度為115℃；

優選地，所述濕法腐蝕的時間為2h～6h。

10.根據權利要求1-9任一項所述的方法，其特征在于，經背腐蝕切割后的MEMS硅晶圓片經裂片分離與焊接封裝后得到MEMS芯片產品。