[發明專利]一種SOI型MEMS結構及其加工方法

有效

• 申請號: 202011507448.4
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN112591705B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發明（設計）人: 劉福民;張樂民;楊靜;劉宇;馬驍;梁德春;崔尉;張樹偉
• 申請（專利權）人: 北京航天控制儀器研究所
• 主分類號: B81B3/00
• 分類號: B81B3/00;B81C1/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 陳鵬

1.一種SOI型MEMS結構的加工方法，其特征在于，所述SOI型MEMS結構包括上層器件層(1)、底層襯底層和中間的錨區層，所述錨區層分布著多個錨區(3)，器件層(1)和襯底層通過錨區(3)連接；襯底層由下至上依次包括襯底(2)、絕緣層(9)、電極引線(8)和電極焊盤(10)，所述襯底(2)為硅材料，絕緣層(9)為氧化硅，電極焊盤(10)為鉻/金或鈦/金復合層，鉻層或鈦層位于下層，金層位于上層；電極引線(8)一端與電極焊盤(10)連接，另一端與錨區(3)連接；所述器件層(1)上通過光刻與干法刻蝕形成多個孔隙(4)，在器件層(1)上形成MEMS敏感結構元件；

該方法包括以下步驟：

步驟1，在器件層(1)的晶圓上，通過光刻與干法刻蝕工藝加工出錨區(3)；

步驟2，采用硬掩模遮擋，在器件層(1)的晶圓背面非錨區區域通過磁控濺射或電子束蒸發的方式生長過刻蝕阻擋層(7)；

步驟3，在襯底層的SOI晶圓背面，通過光刻與干法刻蝕加工形成對準標記(11)；

步驟4，在襯底層的SOI晶圓正面磁控濺射或電子束蒸發形成鉻/金或鈦/金復合金屬層，鉻層或鈦層位于下層，金層位于上層，光刻并腐蝕金屬層，形成電極焊盤(10)；

步驟5：在襯底層的SOI晶圓正面光刻并干法刻蝕頂層硅，形成電極引線(8)；

步驟6：襯底層的晶圓與器件層(1)的晶圓通過錨區(3)進行硅-硅直接鍵合；

步驟7：采用化學機械研磨對器件層(1)的晶圓減薄至所需厚度；

步驟8：采用化學機械拋光對器件層(1)的晶圓拋光；

步驟9：對器件層(1)進行光刻與干法刻蝕，形成MEMS敏感結構元件；

步驟10：采用濕法腐蝕方式去除過刻蝕阻擋層(7)。

2.根據權利要求1所述的SOI型MEMS結構的加工方法，其特征在于，所述器件層(1)的厚度范圍為30～200μm，襯底層的厚度范圍為200～600μm，錨區層的厚度范圍為2～100μm。

3.根據權利要求1所述的SOI型MEMS結構的加工方法，其特征在于，所述襯底層采用薄頂層硅的SOI晶圓，其中，頂層硅用于加工電極引線(8)，厚度為5～10μm，氧化硅作為絕緣層(9)，厚度為0.5～2μm。

4.根據權利要求1所述的SOI型MEMS結構的加工方法，其特征在于，所述過刻蝕阻擋層(7)將孔隙(4)全部覆蓋。

5.根據權利要求1所述的SOI型MEMS結構的加工方法，其特征在于，所述過刻蝕阻擋層(7)為金屬鋁、鈦、鉻或鎢的一種。