一種體硅SOG工藝的制作方法

本發明涉及微電子機械系統(MEMS)器件結構設計領域，特別涉及一種體硅SOG工藝。

背景技術：

微機電系統(MEMS，Micro-Electro-Mechanical System)，也叫做微電子機械系統、微系統、微機械等，是在微電子技術(半導體制造技術)基礎上發展起來的，融合了光刻、腐蝕、薄膜、LIGA、硅微加工、非硅微加工和精密機械加工等技術制作的高科技電子機械器件。

與傳統器件相比，MEMS器件具有小型化、集成化以及性能更優的前景特點，因此，九十年代以來，微電子機械系統技術進入了高速發展階段，如今已經廣泛用于汽車、航空航天、信息控制、醫學、生物學等領域。

MEMS器件通常設計高深寬比的電容間隙，該結構由硅-玻璃鍵合硅深刻蝕釋放工藝(silicon on glass，SOG)來實現。但是，在硅深刻蝕工藝中，由于電荷的積累，容易產生橫向刻蝕效應(footing效應)，從而對MEMS器件造成損傷，降低了加工的可靠性。

技術實現要素：

本發明的目的是提供了一種體硅SOG工藝，以至少解決現有MEMS器件加工方法可靠性低的問題。

本發明的技術方案是：

一種體硅SOG工藝，包括如下步驟：

步驟一、在預加工的單晶硅的上表面涂覆一層具有第一預定厚度的光刻膠；

步驟二、利用所述光刻膠做掩膜，在所述單晶硅的上表面刻蝕出具有第二預定厚度的臺階；

步驟三、在所述單晶硅的上表面的非臺階部分制作一層具有第三預定厚度的Al材料層；

步驟四、去除所述光刻膠；

步驟五、在預定條件下，將步驟四中得到的所述單晶硅翻轉，使所述單晶硅的原上表面與預加工的玻璃陽極表面進行對位和鍵合；

步驟六、在鍵合完成后的結構中，將所述單晶硅的原下表面進行減薄處理，使得所述單晶硅的具有所述臺階部分的厚度為第四預定厚度；

步驟七、在所述單晶硅的原下表面濺射具有第五預定厚度的Al材料層，并光刻、腐蝕出Al電極；

步驟八、在所述單晶硅的具有Al電極的表面依次進行涂光刻膠、光刻處理；

步驟九、依次進行刻蝕、結構釋放處理；

步驟十、去除所述光刻膠及所述單晶硅的原上表面附著的Al材料層，得到MEMS器件結構。

可選的，在所述步驟二中，包括：

步驟2.1、在具有所述光刻膠的所述單晶硅的整個上表面，沉積一層所述第三預定厚度的Al材料層；

進一步，在所述步驟四中，還包括：

去除所述光刻膠的表面附著的Al材料層。

可選的，在所述步驟一中，所述單晶硅為雙拋的111晶向單晶硅。

可選的，所述第一預定厚度為2μm；所述第二預定厚度為20μm；所述第三預定厚度為100nm；所述第四預定厚度為120μm；所述第五預定厚度為2μm。

可選的，在所述步驟五中，所述第一預定條件為：

在鍵合機中進行對位和鍵合處理，其中：

溫度為350℃，極板壓力為1000N，電壓為1000V，真空度為3×10-3mbar，時間為10分鐘。

可選的，在所述步驟六中，是通過研磨機對所述單晶硅的原下表面進行減薄處理。

發明效果：

本發明的體硅SOG工藝中，通過在單晶硅下表面濺射一層Al金屬層的方法，能夠避免footing效應的發生，從而避免對MEMS器件造成損傷，提高了整個體硅SOG加工工藝的可靠性。

附圖說明

圖1是本發明體硅SOG工藝得到的MEMS器件結構示意圖；

圖2中的圖(a)～圖(h)是本發明體硅SOG工藝流程圖。

具體實施方式

為使本發明實施的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行更加詳細的描述。在附圖中，自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。下面結合附圖對本發明的實施例進行詳細說明。

在本發明的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明保護范圍的限制。

下面結合附圖1和圖2對本發明體硅SOG工藝做進一步詳細說明。

本發明提供了一種體硅SOG工藝，可以包括如下步驟：

步驟一、在預加工的單晶硅的上表面涂覆一層具有第一預定厚度的光刻膠。當然，在涂覆光刻膠步驟之前，還可以將預加工的單晶硅進行清洗和烘干處理，保證單晶硅表面無灰塵、油脂、水，從而確保粘附性和光刻質量。接著，在甩膠臺上對單晶硅進行光刻膠的涂覆，涂覆完成后再對光刻膠進行前烘處理。

進一步，上述步驟一中單晶硅的類型以及光刻膠的第一預定厚度均可以根據實際需要進行適合的設置；本實施例中，優選為單晶硅為雙拋的111晶向單晶硅；進一步，優選光刻膠的第一預定厚度為2μm。

步驟二、利用光刻膠做掩膜，在單晶硅的上表面(參照圖2中(a)所示的視圖方向)刻蝕出具有第二預定厚度的臺階，臺階用作與玻璃鍵合時的錨點；臺階數量可以為多個，如圖2中(a)所示，本實施例是左右兩側各一個。具體地，本步驟優選采用ICP系統刻蝕臺階，且優選第二預定厚度為20μm。

步驟三、在單晶硅的上表面的非臺階部分制作一層具有第三預定厚度的Al材料層，得到如圖2中(b)所示的結構；其中，Al材料層用作深刻蝕的自停止層。此步驟中可以通過多種適合的方式制作Al材料層，例如可以直接在單晶硅的上表面上需要的位置處濺射一層Al材料層。

本實施例中，優選為在步驟二中不去除光刻膠的條件下，在具有光刻膠的單晶硅的整個上表面(即包括上述臺階的表面)，用磁控濺射機沉積一層Al材料層；進一步，優選第三預定厚度為100nm。通過這樣的方法，能夠使得Al材料層的涂覆更精準、穩定性更強。

步驟四、在丙酮中去除光刻膠；并且，當步驟三中采用上述優選的實施例時，步驟四還包括如下步驟：

在丙酮中剝離，去除光刻膠(臺階上的光刻膠)的表面附著的Al材料層，其余部分Al材料層保留，即完成Al材料層的涂覆，得到如圖2中(c)所示的結構。

步驟五、在預定條件下，將步驟四中得到的單晶硅翻轉，使單晶硅的原上表面與預加工的玻璃陽極表面進行對位和鍵合，得到如圖2中(d)所示的結構。其中，預定條件可以根據需要進行適合的設置，本實施例中，優選預定條件為：

在鍵合機中進行對位和鍵合處理，其中：

溫度為350℃，極板壓力為1000N，電壓為1000V，真空度為3×10-3mbar，時間為10分鐘。

步驟六、在鍵合完成后的結構中，通過研磨機將單晶硅的原下表面進行減薄處理，使得單晶硅的具有臺階部分的厚度為第四預定厚度，得到如圖2中(e)所示的結構。其中，優選第四預定厚度為120μm，則單晶硅去除臺階部分的厚度為100μm。

步驟七、在減薄后的單晶硅的原下表面(即如圖2中(e)所示的上表面)濺射具有第五預定厚度的Al材料層，并光刻、腐蝕出Al電極，得到如圖2中(e)所示的結構。其中，優選第五預定厚度為2μm。

步驟八、在單晶硅的具有Al電極的表面依次進行涂光刻膠、光刻處理，得到如圖2中(f)所示的結構。

步驟九、依次進行DRIE刻蝕、結構釋放處理，得到如圖2中(g)所示的結構。

步驟十、去除光刻膠及單晶硅的原上表面附著的Al材料層，得到圖1以及如圖2中(h)所示的MEMS器件結構。

本發明的體硅SOG工藝中，通過在單晶硅下表面濺射一層Al金屬層的方法，能夠避免footing效應的發生，從而避免對MEMS器件造成損傷，提高了整個體硅SOG加工工藝的可靠性。

以上所述，僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應以所述權利要求的保護范圍為準。