一种微机械设备的制备方法与流程

本发明涉及微机械设备制备领域，尤其涉及一种微机械设备的制备方法。

背景技术：

随着现代电子技术的快速发展，诸如导航系统，蜂窝电话和电子游戏的各种电子设备需要能够以小的形状因子以低成本准确地确定设备的运动的传感器。已经开发了传统技术来在asic晶片上凸起微机电系统(mems)芯片或者将mems与asic晶片集成。然而，当前制备过程中存在许多值得改善和进步的难点：如绝缘过孔导致的寄生电容过多、应用于惯性传感器领域的抗颠簸和牢固性不足、使用吸气剂的制备成本过高等。因此，亟需一种新的制备工艺在解决上述问题的同时进一步降低制备成本。。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种微机械设备的制备方法，具体技术方案如下所示：

一种制备方法，包括如下步骤：

步骤s1，于一第一晶圆的第一侧面和第二侧面生成厚度相同的氧化层，并于第一侧面创建一对齐标记；

步骤s2，于第一晶圆的第二侧面采用空腔光刻进行图案刻蚀；

步骤s3，将一第二晶圆与第一晶圆进行熔合，第二晶圆的第三侧面与第二侧面相接触；

步骤s4，对第二晶圆进行打薄；

步骤s5，依设计于第二晶圆创建多个深反应离子刻蚀的第一通孔并进行验证；

步骤s6，将第二晶圆与一第三晶圆进行融合，第二晶圆的第四侧面与第三晶圆相接触，第三晶圆包括多个第二通孔；

步骤s7，研磨第三晶圆使得第二通孔暴露。

优选的，该种制备方法，其中第一晶圆为帽盖晶圆。

优选的，该种制备方法，其中第二晶圆为mems晶圆。

优选的，该种制备方法，其中第二晶圆厚度均匀。

优选的，该种制备方法，其中第三晶圆为通孔晶圆或asic晶圆。

优选的，该种制备方法，其中第二晶圆为去除氧化层的未蚀刻原始层。

优选的，该种制备方法，其中第二晶圆预先设置有一经深反应离子刻蚀的图案结构。

优选的，该种制备方法，其中氧化层的厚度的取值范围为[450nm，550nm]。

优选的，该种制备方法，其中于步骤s5中，完成验证后需去除第四侧面的氧化层。

本技术方案具有如下优点或有益效果：

通过本技术方案，先将mems晶圆与封盖面键合后再进行打孔刻蚀而后再与通孔面相键合，具有两个熔合键，mems晶圆作为器件层被锚固在两侧之间，为对应的模具提供了更大的刚性；同时在制备过程中对其进行打薄，其与衬底之间较小的间隙和/或更可控的间隙可以缓解颠簸并消除吸气剂的需求，降低了制备成本。

附图说明

图1为本发明一种微机械设备制备方法的流程示意图。

图2至图8为本发明一种微机械设备制备方法中，各步骤对应的装置示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种微机械设备的制备方法，具体技术方案如下所示：

一种制备方法，如图1-8所示，包括如下步骤：

步骤s1，于一第一晶圆1的第一侧面和第二侧面生成厚度相同的氧化层11，并于第一侧面创建一对齐标记12；

步骤s2，于第一晶圆的1第二侧面采用空腔光刻13进行图案刻蚀；

步骤s3，将一第二晶圆2与第一晶圆1进行熔合，第二晶圆2的第三侧面与第二侧面相接触；

步骤s4，对第二晶圆2进行打薄；

步骤s5，依设计于第二晶圆2创建多个深反应离子刻蚀的第一通孔21并进行验证；

步骤s6，将第二晶圆2与一第三晶圆进3行融合，第二晶圆2的第四侧面与第三晶圆3相接触，第三晶圆3包括多个第二通孔31；

步骤s7，研磨第三晶圆3使得第二通孔31暴露。

作为优选的实施方式，该种制备方法，其中第一晶圆1为帽盖晶圆。

作为优选的实施方式，该种制备方法，其中第二晶圆2为mems晶圆。

作为优选的实施方式，该种制备方法，其中第二晶圆2厚度均匀。

作为优选的实施方式，该种制备方法，其中第三晶圆3为通孔晶圆或asic晶圆。

作为优选的实施方式，该种制备方法，其中第二晶圆2为去除氧化层的未蚀刻原始层。

作为优选的实施方式，该种制备方法，其中第二晶圆2预先设置有一经深反应离子刻蚀的图案结构。

作为优选的实施方式，该种制备方法，其中氧化层11的厚度的取值范围为[450nm，550nm]。

作为优选的实施方式，该种制备方法，其中于步骤s5中，完成验证后需去除第四侧面的氧化层。

现提供一具体实施例对本技术方案进行进一步阐释和说明：

在本发明的具体实施例中，首先将第一晶圆和第二晶圆进行熔合处理：其中此时的第二晶圆可以是以完全去除氧化层的为食客原始层形态与处理后的第一晶圆进行熔合，也可以是保留以使得所有区域均与氧化物结合在一起，此时第二晶圆的第四侧面要求不能保有氧化层——在清洁表面进行熔合的过程中，若存有所需厚度的氧化物，则需考虑采用深反应离子刻蚀对所在位置进行构图预处理；在贴合完成后对第二晶圆进行削薄处理，削薄厚度可以根据需要自行设定，能够缩短过孔长度从而降低成本和减少寄生电容，待第二晶圆按设计完成通孔设置并完成校验后，将预先设置的第三晶圆熔合于第二晶圆的另一侧以完成装配，可以观察到，由于包含两个熔合键，第二晶圆作为器件层锚固于两侧之间，提供了更强的刚性以适配陀螺仪或是惯性测量单元，同时其与衬底间较小/可控的间隙也能够缓解在使用过程中潜在的颠簸问题，无需在制备过程中使用吸气剂。

综上所述，通过本技术方案，先将mems晶圆与封盖面键合后再进行打孔刻蚀而后再与通孔面相键合，具有两个熔合键，mems晶圆作为器件层被锚固在两侧之间，为对应的模具提供了更大的刚性；同时在制备过程中对其进行打薄，其与衬底之间较小的间隙和/或更可控的间隙可以缓解颠簸并消除吸气剂的需求，降低了制备成本。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

技术特征：

1.一种制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤s1，于一第一晶圆的第一侧面和第二侧面生成厚度相同的氧化层，并于所述第一侧面创建一对齐标记；

步骤s2，于所述第一晶圆的第二侧面采用空腔光刻进行图案刻蚀；

步骤s3，将一第二晶圆与所述第一晶圆进行熔合，所述第二晶圆的第三侧面与所述第二侧面相接触；

步骤s4，对所述第二晶圆进行打薄；

步骤s5，依设计于所述第二晶圆创建多个深反应离子刻蚀的第一通孔并进行验证；

步骤s6，将所述第二晶圆与一第三晶圆进行融合，所述第二晶圆的第四侧面与所述第三晶圆相接触，所述第三晶圆包括多个第二通孔；

步骤s7，研磨所述第三晶圆使得所述第二通孔暴露。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一晶圆为帽盖晶圆。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第二晶圆为mems晶圆。

4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述第二晶圆厚度均匀。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第三晶圆为通孔晶圆或asic晶圆。

6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第二晶圆为去除氧化层的未蚀刻原始层。

7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第二晶圆预先设置有一经深反应离子刻蚀的图案结构。

8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氧化层的厚度的取值范围为[450nm，550nm]。

9.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，于所述步骤s5中，完成所述验证后需去除所述第四侧面的氧化层。

技术总结
本发明提供了一种微机械设备的制备方法，先将MEMS晶圆与封盖面键合后再进行打孔刻蚀而后再与通孔面相键合，具有两个熔合键，MEMS晶圆作为器件层被锚固在两侧之间，为对应的模具提供了更大的刚性；同时在制备过程中对其进行打薄，其与衬底之间较小的间隙和/或更可控的间隙可以缓解颠簸并消除吸气剂的需求，降低了制备成本。

技术研发人员：戴维·L·马克斯;森克·阿卡尔
受保护的技术使用者：上海矽睿科技有限公司
技术研发日：2020.09.16
技术公布日：2020.12.18