[發明專利]硅片減薄方法及薄硅片

在審

• 申請號: 201711376805.6
• 申請日: 2017-12-19
• 公開（公告）號: CN108039319A
• 公開（公告）日: 2018-05-15
• 發明（設計）人: 馮棟
• 申請（專利權）人: 蘇州工業園區納米產業技術研究院有限公司
• 主分類號: H01L21/304
• 分類號: H01L21/304;H01L21/306
• 代理公司: 蘇州謹和知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32295
• 代理人: 葉棟

本發明涉及一種硅片減薄方法及薄硅片，該減薄方法包括以下步驟：S1、提供兩個未加工硅片，定義為第一硅片和第二硅片；S2、先將第一硅片的上表面進行深硅刻蝕，再將第一硅片和第二硅片進行熱氧處理；S3、將熱氧處理后的第一硅片與第二硅片鍵合，得到鍵合硅片；S4、將鍵合硅片中的第二硅片進行減薄處理，再在其上表面進行頂硅刻蝕；S5、將刻蝕后的鍵合硅片中的第一硅片的下表面進行減薄去硅處理，最后除去氧化層，得到薄硅片。本發明的硅片減薄方法將深硅刻蝕放到第一步，并采用多次深硅刻蝕和鍵合工藝，最后制備得到翹曲度小的薄硅片，該減薄方法實現自動化操作，工藝穩定，適合大規模量產，且制備得到的薄硅片導熱性較好，硅片翹曲能很好的控制。

技術領域

本發明涉及一種硅片減薄方法及薄硅片，屬于MEMS器件領域。

背景技術

微機電系統(Micro-Electro-Mechanical System，MEMS)是指尺寸在幾毫米乃至更小的高科技裝置，其內部結構一般在微米甚至納米量級，是一個獨立的智能系統。主要由傳感器、動作器和微能源三大部分組成。微機電系統涉及物理學、半導體、光學、電子工程、化學、材料工程、機械工程、醫學、信息工程及生物工程等多種學科和工程技術，為智能系統、消費電子、可穿戴設備、智能家居、系統生物技術的合成生物學與微流控技術等領域開拓了廣闊的用途。常見的產品包括MEMS加速度計、MEMS麥克風、微馬達、微泵、微振子、MEMS壓力傳感器、MEMS陀螺儀、MEMS濕度傳感器等以及它們的集成產品。

MEMS產品經常涉及到薄片工藝，有時可能需要厚度小于200μm的硅片。但硅片太薄會產生較大的翹曲，無法進行后續工藝和流通。而針對薄片工藝，目前現有的解決方案是：將一片干凈的載片放在熱板上加熱，然后手動將蠟均勻的涂覆在載片表面，再將待工藝硅片貼到載片上，然后自然冷卻。冷卻后就可以做后續工藝，比如減薄至小于200μm所需工藝厚度，再進行后面的深硅刻蝕以及犧牲層釋放等工藝，待所有工藝完成后用丙酮等濕法藥液將載片分開。

然而該薄片工藝大部分需要手動操作，操作繁瑣且工藝重復性較差，消耗時間和人力，不適合大規模量產。

發明內容

本發明的目的在于提供一種硅片減薄方法及薄硅片，該減薄方法采用多次深硅刻蝕以及鍵合工藝，實現自動化操作，工藝穩定，適合大規模量產，且制備得到的薄硅片導熱性較好，硅片翹曲能很好的控制，有利于實現后續的深硅刻蝕以及釋放等工藝。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：一種硅片減薄方法，包括以下步驟：

S1、提供兩個未加工硅片，所述未加工硅片具有相對的上表面和下表面，分別定義為第一硅片和第二硅片；

S2、先將所述第一硅片的上表面進行深硅刻蝕，再將所述第一硅片和第二硅片進行熱氧處理；

S3、將步驟S2中熱氧處理后的第一硅片的上表面與所述第二硅片的下表面鍵合，得到鍵合硅片；

S4、將所述鍵合硅片中的第二硅片進行減薄處理，再在其上表面進行頂硅刻蝕；

S5、將步驟S4中刻蝕后的鍵合硅片中的第一硅片的下表面進行減薄去硅處理，最后除去熱氧層，得到薄硅片。

進一步地，所述薄硅片的厚度為180至200μm。

進一步地，在所述薄硅片的結構中，所述第一硅片的厚度小于第二硅片。因為考慮到MEMS器件的性能和應用，其第一硅片部分通常用作質量塊，其厚度越小越好。

進一步地，在所述薄硅片的結構中，所述第一硅片的厚度為50至90μm，所述第二硅片的厚度為90至130μm。

進一步地，進一步地，步驟S2中，在所述深硅刻蝕過程中，所述第一硅片的上表面的刻蝕深度為50至90μm。

進一步地，步驟S4中，在所述減薄處理過程中，通過砂輪將所述第二硅片減薄至90至130μm。