本发明专利技术涉及蚀刻嵌在玻璃中的牺牲特征来制造微机电系统结构的方法。在一个实施例中，提供了一种制造微机电系统结构的方法。所述方法包括：在最接近硅基板的第一表面的掺杂层中制造加工结构。所述硅基板的第一表面被结合到第一平面玻璃结构上，一个或更多个第一牺牲特征被嵌入在所述第一平面玻璃结构中。所述方法还包括：进行蚀刻从而移除硅基板的主体，其中所述主体为所述硅基板上面的第一表面的倒像，其中蚀刻移除硅基板的主体并且剩留下了结合在所述第一平面玻璃结构上的加工结构。所述方法还包括：进行蚀刻从而从所述第一平面玻璃结构上面移除一个或更多个第一牺牲特征。
【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用本申请要求于2012年8月22日提交的美国临时专利申请N0.61/691,984的权益，该美国临时专利申请在此作为参考而被结合到本申请中。关于联邦资助研究或开发的声明本专利技术是在由AFRL给予的FA8650-12-C-7203约定的政府支持的条件下作出的。政府对于本专利技术享有一定的权利。
技术介绍
对于不同的微机电系统(MEMS)应用而言，需要将高纵横比的特征平版印刷在玻璃基板中形成图案且蚀刻到玻璃基板中。这些应用包括惯性传感器、石英/玻璃微机电系统谐振器、微机电系统旋转平台及其他。将这些材料形成图案的传统方法包括湿法化学蚀刻工艺和深反应离子刻蚀法。
技术实现思路
在一个实施例中，提供了一种制造微机电系统结构的方法。所述方法包括:在最接近娃基板的第一表面的掺杂层中制造加工结构。所述娃基板的第一表面被结合到第一平面玻璃结构上，一个或更多个第一牺牲特征被嵌入在所述第一平面玻璃结构中。所述方法还包括:进行蚀刻从而移除硅基板的主体，其中所述主体(bulk)为所述硅基板上面的第一表面的倒像(reverse)，其中蚀刻移除硅基板的主体并且剩留下了结合在所述第一平面玻璃结构上的加工结构。所述方法还包括:进行蚀刻从而从所述第一平面玻璃结构上面移除一个或更多个第一牺牲特征。【附图说明】应该理解:附图中仅仅示出了典型实施例并且由此不被视为对本专利技术的保护范围产生限制，下面将结合附图对所述典型实施例进行特别地且详细地描述，在所述附图中:图1是根据本申请中所描述的实施例的具有在其顶部加工表面上蚀刻出的特征的硅基板的剖面视图。图2是根据本申请中所描述的实施例的结合到图1所示的硅基板上的玻璃晶片的剖面视图。图3是根据本申请中所描述的实施例的在玻璃晶片熔化之后的图2所示的玻璃晶片和硅基板的剖面视图。图4A是根据本申请中所描述的实施例的在对图3所示的玻璃和硅进行机加工之后形成的平面玻璃结构的剖面视图。图4B是根据本申请中所描述的实施例的图4A所示的平面玻璃结构的顶视图。图5是根据本申请中所描述的实施例的在对硅特征进行蚀刻之后的图4A所示的平面玻璃结构的剖面视图。图6是根据本申请中所描述的实施例的在对玻璃表面进行蚀刻之后的图5所示的平面玻璃结构的剖面视图。图7是根据本申请中所描述的实施例的具有用于在其顶表面上形成的加工结构的特征的硅基板的剖面视图。图8是根据本申请中所描述的实施例的结合到图6所示的平面玻璃结构上面的图7所示的硅基板的剖面视图。图9A是根据本申请中所描述的实施例的在图7所示的硅基板的主体被移除之后的图8所示的结构的剖面视图。图9B是根据本申请中所描述的实施例的图9A所示的结构的顶视图。图10是根据本申请中所描述的实施例的具有结合到其上面的图6所示的另一平面玻璃结构的图9所示的结构的剖面视图。图11A是根据本申请中所描述的实施例的在进行蚀刻从而移除平面玻璃结构上的硅特征之后的图10所示的结构的剖面视图。图11B是根据本申请中所描述的实施例的图11A所示的结构的顶视图。根据常规实践，本申请中所描述的各个特征并不是按照比例进行绘制的，这些特征在附图中被示出用以强调与所述典型实施例相关的具体特征。【具体实施方式】对玻璃材料进行湿法蚀刻是一种各向同性的工艺方法并且难于实现高纵横比的图案形成和精确的特征控制。深反应离子刻蚀法(DRIE)比湿法蚀刻能够更好地实现特征控制，并且具有形成纵横比更高的结构的能力。然而，用于玻璃材料的深反应离子刻蚀法(DRIE)相比较而言较慢、较脏、并且需要使用厚金属硬质掩模，由此可能会导致产生应力问题和热失配问题。使用较厚的硬质掩模，其原因在于玻璃材料的深反应离子刻蚀法(DRIE)基本上就是一种仅仅利用较少化学成分的物理过程。还存在包括使用硅或者较厚的光致抗蚀剂/聚合物的非金属掩模方法，然而这些方法有他们各自的缺点。同样地，在特征控制、纵横比、和表面质量方面也比在硅上面进行的深反应离子刻蚀法(DRIE)更加难于控制。本申请中所描述的多个实施例提供了 一种通过蚀刻出被嵌入在玻璃中的硅从而制造在玻璃中具有较高纵横比的特征的微机电系统结构的方法。图1-11B示出了在这种方法中的实例阶段，而图1-4B示出了在玻璃基板中形成硅特征的工艺，并且图5-11B示出了能够通过在玻璃基板中蚀刻出硅特征而制造出的微机电系统器件的实例。虽然在下文中的工艺是结合单个微机电系统结构而进行描述的，但是该工艺也能够在并行成形的多个微机电系统结构的晶片级下执行。也就是说，能够在晶片叠上面的多个明显不同的区域中形成多个明显不同的微机电系统结构。然后，所述晶片叠可被单数化(singulated)，从而分开导致产生多个微机电系统结构的多个明显不同的区域。图1-4A示出了用于形成具有一个或更多个嵌入的硅特征的玻璃基板的工艺流程的示例性的剖面视图。如图1中所示，硅基板102被蚀刻以限定出在其顶部加工表面106上面的一个或者更多个特征104，105和位于所述特征104，105之间的一个或者更多个空腔108。可以采用任何适合的半导体制造工艺形成所述特征104，105。硅基板102 (包括所述特征104，105)具有相对较低的掺杂浓度。所述特征104，105包括一个或者更多个待嵌入的特征104，所述待嵌入的特征104被构造用以被嵌入在玻璃基板中并且随后从玻璃基板中被蚀刻出来，用以在玻璃基板中成形出特征104的反像(negative)。尽管该实例中图解示出了延伸达相似高度的一个或更多个特征104中的每一个，但是在其他实例中，硅基板102中的不同特征可以具有不同的高度。特征104,105还包括形成围绕基板102的边缘的连续周界的边缘特征105。该边缘特征105被用作外壁，从而使得能够在在边缘特征105与待嵌入的特征104之间的空腔108中和/或在由所有边缘上的边缘特征105形成的内部空腔中形成真空(参见图2)。虽然图2仅示出了位于由边缘特征105形成的周界内的单个器件区域(包括特征104)，但是在位于晶片水平处形成的微机电系统结构的实例中，边缘特征105可以围绕整个晶片周界进行设置，从而使得存在许多被设置在所述周界内的器件区域，其中每一个器件区域可包括特征104。也就是说，单个边缘特征105能够形成整个晶片的真空室的外壁。如图2中所示，玻璃基板110被结合(例如阳极结合)到硅基板102的顶部加工表面106上。在一个实例中，玻璃基板110由硼硅玻璃构成。玻璃基板110在真空中被结合到顶部加工表面106上，从而使得位于所述特征104，105之间的一个或者更多个空腔108被密封，从而在每一个空腔108中形成密封真空。玻璃基板110形成了所述密封真空的“顶部”表面，硅基板102的主体形成了密封真空的“底部”，且特征105以及特征104形成了所述密封真空的侧“壁”。在一些实例中，待嵌入的特征104可以具有这样的几何形状，从而使得特征104不形成所述密封真空的壁，取而代之的是，仅仅依靠边缘特征105来形成这些壁。如图3中所示，具有被结合到硅基板102上的玻璃基板110的结构被加热超过玻璃基板110的软化温度，从而真空形成围绕硅基板102的特征104，105的玻璃基板110。也就是说，玻璃基板110进行流动从而填充硅基板102中位于所述特征104，1本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种制造微机电系统结构的方法，所述方法包括：在最接近硅基板的第一表面的掺杂层中制造加工结构，其中所述硅基板的掺杂层被改性地p型掺杂；将所述硅基板的第一表面结合到其中嵌入有一个或更多个第一牺牲特征的第一平面玻璃结构上；进行蚀刻从而移除硅基板的主体，其中所述主体是所述硅基板上面的第一表面的倒像，其中蚀刻移除了所述主体并且剩留下被结合到第一平面玻璃结构上的加工结构，且其中至少部分地使用相对于更高掺杂的硅而言选择性地蚀刻掺杂更少的硅的选择性蚀刻剂执行进行蚀刻从而移除硅基板的主体的步骤；并且进行蚀刻从而从第一平面玻璃结构上移除一个或更多个第一牺牲特征，其中使用相对于更高掺杂的硅而言选择性地蚀刻掺杂更少的硅的选择性蚀刻剂执行进行蚀刻从而移除一个或更多个第一牺牲特征的步骤。
【技术特征摘要】
2012.08.22 US 61/691,984;2013.01.24 US 13/749,0081.一种制造微机电系统结构的方法，所述方法包括:在最接近娃基板的第一表面的掺杂层中制造加工结构，其中所述娃基板的掺杂层被改性地P型掺杂；将所述硅基板的第一表面结合到其中嵌入有一个或更多个第一牺牲特征的第一平面玻璃结构上；进行蚀刻从而移除硅基板的主体，其中所述主体是所述硅基板上面的第一表面的倒像，其中蚀刻移除了所述主体并且剩留下被结合到第一平面玻璃结构上的加工结构，且其中至少部分地使用相对于更高掺杂的硅而言选择性地蚀刻掺杂更少的硅的选择性蚀刻剂执行进行蚀刻从而移除硅基板的主体的步骤；并且进行蚀刻从而从第一平面玻璃结构上移除一个或更多个第一牺牲特征，其中使用相对于更高掺杂的硅而言选择性地蚀刻掺杂更少的硅的选择性蚀刻剂执行进行蚀刻从而移除一个或更多个第一牺牲特征的步骤。2.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：R苏皮诺，GH罗登，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：
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