本发明专利技术提供一种纯二氧化硅侧壁的腔体结构、复合腔体及其形成方法，该腔体结构的形成方法包括步骤：提供硅衬底；在其正面形成二氧化硅层；对二氧化硅层作图形化，形成凹槽；提供键合片，将其与二氧化硅层键合，在硅衬底与键合片之间形成密闭的侧壁为二氧化硅的腔体结构。该复合腔体的形成方法在先获得该腔体结构的基础上包括步骤：在硅衬底的背面形成掩蔽层并对其作图形化；以掩蔽层为掩模，从背面刻蚀硅衬底至正面的二氧化硅层，在硅衬底中形成大腔体；以掩蔽层和二氧化硅层为掩模，从背面穿过硅衬底刻蚀键合片，在键合片及二氧化硅层中形成小腔体。本发明专利技术提高了形成复合腔体时从硅衬底的背面刻蚀形成小腔体后小腔体介质厚度的均匀性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及微机电系统(MEMS)
，具体来说，本专利技术涉及一种。
技术介绍
普通SOI (Silicon On Insulator,绝缘体上娃)键合技术的含义包括将两层娃或二氧化硅界面在特定的环境下进行键合。SOI技术演变出了 CSOI (Cavity S0I，空腔SOI)技术，即预先在衬底硅材料片上图形化并刻蚀/腐蚀出一个空腔(一般为事先刻出一个硅腔体)，再进行硅硅键合，从而形成一个近真空的封闭腔体。在实际产品应用中，可以作为惯性器件纵向运动空间或表层压力器件的形变膜腔体。在需要开放式背腔的MEMS应用(如硅麦克风)中，经常会使用到SOI片并在最后工艺阶段用刻蚀方法打开背腔。但是普通的SOI结构决定了形成的背面腔体相对比较单一；而CSOI结构虽然可以提供预埋腔体，但是在经过背面穿通刻蚀后预埋的底层空腔单晶硅介质厚度会因为刻蚀工艺本身(刻蚀方法如DRIE，深反应离子刻蚀)的均匀性而难以控制(约20%片内均匀性)。图1为现有技术中的一种腔体结构的形成工艺的流程图。如图1所示，在工艺步骤Sll中，提供硅衬底101。在工艺步骤S12中，在硅衬底101的正面形成二氧化硅层102。在工艺步骤S13中，对二氧化硅层102作图形化，形成多个凹槽(未图示)；接着以图形化的二氧化硅层102为硬掩模，穿过多个凹槽刻蚀硅衬底101，在硅衬底101中形成多个小腔体103 ;然后去除二氧化硅层102。在工艺步骤S14中，提供键合片104，将键合片104与硅衬底101相键合，把多个小腔体103封闭，获得一种复合基材。而图2为现有技术中的一种复合腔体的形成工艺的流程图，该复合腔体的形成工艺可以基于图1中所获得的复合基材的基础上继续进行。如图2所示，在工艺步骤S21中，提供复合基材，该复合基材包括硅衬底101和键合片104。其中，键合片104与硅衬底101相键合，将多个小腔体103封闭在内。在工艺步骤S22中，在硅衬底101的背面形成掩蔽层105并对掩蔽层105作图形化，该掩蔽层105的图形与下述待形成的大腔体106的位置相对应。在工艺步骤S23中，以掩蔽层105为掩模，从背面刻蚀硅衬底101，形成大腔体106。此时大腔体106的底部与小腔体103的底部近乎是连通的。为了确保能释放所有的小腔体103，使之与大腔体106相连通，还要执行工艺步骤S24。在工艺步骤S24中，以掩蔽层105为掩模，继续从背面刻蚀硅衬底101，直至所有的小腔体103都被释放出来，小腔体103与大腔体106的底部是相通的。然而，在形成复合腔体的最后，即释放所有的小腔体103的过程中，硅衬底在经过背面穿通刻蚀后预埋的小腔体所在的衬底介质厚度会因为刻蚀工艺本身导致均匀性不佳，甚至难以控制(如图2中S24所指的附图中的椭圆形虚线圈所示)。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种，提高在后续形成复合腔体时从硅衬底的背面刻蚀形成小腔体后小腔体介质厚度的均匀性。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种纯二氧化硅侧壁的腔体结构的形成方法，包括步骤:A.提供硅衬底；B.在所述硅衬底的正面形成二氧化硅层；C.对所述二氧化硅层作图形化，形成一个或多个侧壁为二氧化硅材料的凹槽；D.提供键合片，将所述键合片与图形化的所述二氧化硅层相键合，把所述凹槽封闭，在所述硅衬底与所述键合片之间形成一个或多个密闭的侧壁为二氧化硅材料的腔体结构。可选地，形成所述二氧化硅层的方式为热氧化或者化学气相淀积。可选地，图形化所述二氧化硅层的方式为干法刻蚀或者湿法腐蚀。可选地，所述键合片的材料为单晶硅或者玻璃。为解决上述技术问题，本专利技术还提供一种采用上述的形成方法形成的纯二氧化硅侧壁的腔体结构，包括:硅衬底；图形化的二氧化硅层，形成于所述硅衬底的正面，所述二氧化硅层中形成有一个或多个侧壁为二氧化硅材料的凹槽；键合片，与所述二氧化硅层相键合，把所述凹槽封闭，在所述硅衬底与所述键合片之间形成了 一个或多个密闭的侧壁为二氧化硅材料的腔体结构。可选地，所述二氧化硅层的形成方式为热氧化或者化学气相淀积。可选地，所述二氧化硅层的图形化方式为干法刻蚀或者湿法腐蚀。可选地，所述键合片的材料为单晶硅或者玻璃。为解决上述技术问题，本专利技术还提供一种复合腔体的形成方法，包括步骤:A.提供硅衬底；B.在所述硅衬底的正面形成二氧化硅层；C.对所述二氧化硅层作图形化，形成一个或多个侧壁为二氧化硅材料的凹槽，所述二氧化硅层的图形与下述步骤G中待形成的小腔体的位置相对应；D.提供键合片，将所述键合片与图形化的所述二氧化硅层相键合，把所述凹槽封闭，在所述硅衬底与所述键合片之间形成一个或多个密闭的侧壁为二氧化硅材料的腔体结构；E.在所述硅衬底的背面形成掩蔽层并对所述掩蔽层作图形化，所述掩蔽层的图形与下述步骤F中待形成的大腔体的位置相对应；F.以所述掩蔽层为掩模，从背面刻蚀所述硅衬底至正面的所述二氧化硅层，在所述硅衬底中形成所述大腔体；G.以所述掩蔽层和所述二氧化硅层为掩模，从背面穿过所述硅衬底刻蚀所述键合片，在所述键合片及所述二氧化硅层中形成一个或多个所述小腔体，所述大腔体和所述小腔体构成了所述复合腔体。可选地，形成所述二氧化硅层的方式为热氧化或者化学气相淀积。可选地，图形化所述二氧化硅层的方式为干法刻蚀或者湿法腐蚀。可选地，所述键合片的材料为单晶硅或者玻璃。可选地，所述掩蔽层的材料为光刻胶或者半导体介质。为解决上述技术问题，本专利技术还提供一种采用上述的形成方法形成的复合腔体，以复合基材为基础，所述复合基材包括:硅衬底；图形化的二氧化硅层，形成于所述硅衬底的正面，所述二氧化硅层中形成有一个或多个侧壁为二氧化硅材料的凹槽，所述二氧化硅层的图形与下述小腔体的位置相对应；以及键合片，与所述二氧化硅层相键合，把所述凹槽封闭，在所述硅衬底与所述键合片之间形成有一个或多个密闭的侧壁为二氧化硅材料的腔体结构；所述复合腔体包括:大腔体，穿通形成于所述硅衬底中，并以所述二氧化硅层为其底部；以及小腔体，穿通形成于所述键合片及所述二氧化硅层中，并与所述大腔体相连通。可选地，所述二氧化硅层的形成方式为热氧化或者化学气相淀积。可选地，所述二氧化硅层的图形化方式为干法刻蚀或者湿法腐蚀。可选地，所述键合片的材料为单晶硅或者玻璃。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点:本专利技术在制备复合基材时直接省去传统做法中从正面对硅衬底的刻蚀，以形成小腔体的做法。所形成的具有纯二氧化硅侧壁的腔体结构的复合基材将形成复合腔体中小腔体的正面刻蚀转变为正面硬掩模图形化，于形成侧壁为二氧化硅的腔体结构的背面刻蚀形成小腔体，可以解决传统做法中小腔体介质厚度(即小腔体深度)不一致的问题，提高了均匀性。本专利技术能够为后续形成小腔体介质厚度受控的复合腔体工艺提供质量稳定的复合基材。【附图说明】本专利技术的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中:图1为现有技术中的一种腔体结构的形成工艺的流程图；图2为现有技术中的一种复合腔体的形成工艺的流程图；图3为本专利技术一个实施例的纯二氧化硅侧壁的腔体结构的形成工艺的流程图；图4为图3所示实施例形成的一个纯二氧化硅侧壁的腔体结构的放大示意图；图5为本专利技术一个实施例的复合腔体的形成工艺的流程图。【具体实施方本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种纯二氧化硅侧壁的腔体结构的形成方法，包括步骤：A.提供硅衬底(301)；B.在所述硅衬底(301)的正面形成二氧化硅层(302)；C.对所述二氧化硅层(302)作图形化，形成一个或多个侧壁为二氧化硅材料的凹槽(303)；D.提供键合片(304)，将所述键合片(304)与图形化的所述二氧化硅层(302)相键合，把所述凹槽(303)封闭，在所述硅衬底(301)与所述键合片(304)之间形成一个或多个密闭的侧壁为二氧化硅材料的腔体结构(305)。
【技术特征摘要】
1.一种纯二氧化硅侧壁的腔体结构的形成方法，包括步骤: A.提供硅衬底(301)； B.在所述硅衬底(301)的正面形成二氧化硅层(302)； C.对所述二氧化硅层(302)作图形化，形成一个或多个侧壁为二氧化硅材料的凹槽(303)； D.提供键合片(304)，将所述键合片(304)与图形化的所述二氧化硅层(302)相键合，把所述凹槽(303)封闭，在所述硅衬底(301)与所述键合片(304)之间形成一个或多个密闭的侧壁为二氧化硅材料的腔体结构(305)。2.根据权利要求1所述的腔体结构的形成方法，其特征在于，形成所述二氧化硅层(302)的方式为热氧化或者化学气相淀积。3.根据权利要求2所述的腔体结构的形成方法，其特征在于，图形化所述二氧化硅层(302)的方式为干法刻蚀或者湿法腐蚀。4.根据权利要求3所述的腔体结构的形成方法，其特征在于，所述键合片(304)的材料为单晶硅或者玻璃。5.一种采用权利要求1所述的形成方法形成的纯二氧化硅侧壁的腔体结构，包括: 硅衬底(301)； 图形化的二氧化硅层(302)，形成于所述硅衬底(301)的正面，所述二氧化硅层(302)中形成有一个或多个侧壁为二氧化硅材料的凹槽(303)； 键合片(304)，与所述二氧化硅层(302)相键合，把所述凹槽(303)封闭，在所述硅衬底(301)与所述键合片(304)之间形成了一个或多个密闭的侧壁为二氧化硅材料的腔体结构(305)。6.根据权利要求5所述的腔体结构，其特征在于，所述二氧化硅层(302)的形成方式为热氧化或者化学气相淀积。7.根据权利要求6所述的腔体结构，其特征在于，所述二氧化硅层(302)的图形化方式为干法刻蚀或者湿法腐蚀。8.根据权利要求7所述的腔体结构，其特征在于，所述键合片(304)的材料为单晶硅或者玻璃。9.一种复合腔体的形成方法，包括步骤: A.提供硅衬底(301)； B.在所述硅衬底(301)的正面形成二氧化硅层(302)； C.对所述二氧化硅层(302)作图形化，形成一个或多个侧壁为二氧化硅材料的凹槽 (303)，所述二氧化硅层(302)的图形与下述步骤G中待形成的小腔体(308)的位置相对应； D.提供键合片(304)，将所述键合片(304)与图形化的所述二氧化硅层(302)相键合，把所述凹槽(303)封闭，在所述硅衬底(301)与所述键合片(304)之间形成一个或多个密闭的侧壁为二氧化硅材料的腔体结构(305)； E.在所述硅衬底(301)...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐元俊，
申请(专利权)人：上海先进半导体制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31
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