一种SOI型MEMS结构及其加工方法技术

本发明专利技术提供了一种SOI型MEMS结构及其加工方法，包括上层器件层底层衬底层和中间的锚区层，通过衬底层和器件层晶圆键合与刻蚀技术，形成由锚区支撑的可动质量块结构。首先在器件层晶圆上加工形成锚区，在衬底层晶圆上加工形成电极焊盘和电极引线，通过硅‑硅直接键合的方式形成键合片，减薄键合片至所需厚度，刻蚀形成带电极引出的可动质量块结构。与传统SOG结构的带电极引出的可动质量块结构相比，本发明专利技术采用薄顶层硅的SOI晶圆作为衬底层，电极引线采用低阻硅材料，通过硅‑硅直接键合形成键合片，具有更高的键合强度和更好的机械可靠性；结构主要材料为硅材料，具有相同的热膨胀系数，避免了材料间的热失配，从而使所加工的产品具有更好的温度稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种SOI型MEMS结构及其加工方法
本专利技术属于微机电系统(MEMS)制造
，特别涉及一种SOI(Silicon-On-Insulator)型MEMS结构及其加工方法。
技术介绍
在微机电系统(MEMS)传感器中常采用可动质量块结构及电容结构实现压力、振动、加速度、角速度等物理量的测量或转换。一种常用的工艺制备方法是通过晶圆键合的方式实现两层晶圆的键合，通过减薄及刻蚀加工一侧的晶圆，形成可动质量块及电容结构。SOG(Silicon-on-Glass)结构是一种常用的可动质量块与电容结构实现方式，其采用阳极键合工艺实现带有电极的玻璃衬底与器件层晶圆结合，并通过光刻和干法刻蚀加工形成MEMS敏感结构。由于硅与玻璃及金属电极间热膨胀系数存在较大差异，不同温度条件下器件存在弯曲形变，影响器件工作性能。在敏感结构的加工过程中，存在的一个难题是待刻蚀的可动质量块及电容结构图形往往较为复杂，存在不同尺寸的孔隙。这些孔隙在刻蚀过程中具有不同的刻蚀速率，为保证各处孔隙均刻蚀完成，往往会造成衬底片表面损伤，造成器件失效。并且刻蚀过程中在结构底部会本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种SOI型MEMS结构，其特征在于，包括上层器件层(1)、底层衬底层和中间的锚区层，所述锚区层分布着多个锚区(3)，器件层(1)和衬底层通过锚区(3)连接；/n衬底层由下至上依次包括衬底(2)、绝缘层(9)、电极引线(8)和电极焊盘(10)，所述衬底(2)为硅材料，绝缘层(9)为氧化硅，电极引线(8)为低阻硅材料，电阻率0.001～0.1Ω·cm，电极焊盘(10)为铬/金或钛/金复合层，铬层或钛层位于下层，金层位于上层；电极引线(8)一端与电极焊盘(10)连接，另一端与锚区(3)连接；/n所述器件层(1)、锚区层均为低阻硅材料，电阻率为0.001～0.1Ω·cm；器件层(1)上通过光刻与...

【技术特征摘要】
1.一种SOI型MEMS结构，其特征在于，包括上层器件层(1)、底层衬底层和中间的锚区层，所述锚区层分布着多个锚区(3)，器件层(1)和衬底层通过锚区(3)连接；
衬底层由下至上依次包括衬底(2)、绝缘层(9)、电极引线(8)和电极焊盘(10)，所述衬底(2)为硅材料，绝缘层(9)为氧化硅，电极引线(8)为低阻硅材料，电阻率0.001～0.1Ω·cm，电极焊盘(10)为铬/金或钛/金复合层，铬层或钛层位于下层，金层位于上层；电极引线(8)一端与电极焊盘(10)连接，另一端与锚区(3)连接；
所述器件层(1)、锚区层均为低阻硅材料，电阻率为0.001～0.1Ω·cm；器件层(1)上通过光刻与干法刻蚀形成多个孔隙(4)，在器件层(1)上形成MEMS敏感结构元件；在MEMS结构加工过程中器件层(1)底部设置有过刻蚀阻挡层(7)，结构加工完成后，过刻蚀阻挡层(7)被去除。


2.根据权利要求1所述的SOI型MEMS结构，其特征在于，所述器件层(1)的厚度范围为30～200μm，衬底层的厚度范围为200～600μm，锚区层的厚度范围为2～100μm。


3.根据权利要求1所述的SOI型MEMS结构，其特征在于，所述衬底层采用薄顶硅层的SOI晶圆，其中，顶层硅用于加工电极引线(8)，厚度为5～10μm，氧化硅作为绝缘层(9)，厚度为0.5～2μm。


4.根据权利要求1所述的SOI型MEMS结构，其特征在于，所述过刻蚀阻挡层(7)...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘福民，张乐民，杨静，刘宇，马骁，梁德春，崔尉，张树伟，
申请(专利权)人：北京航天控制仪器研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11