本发明专利技术MEMS三明治加速度计敏感芯片的湿法腐蚀加工方法，通过对硅晶圆上生长单层氧化层，对单层氧化膜层进行3次双面光刻腐蚀，精确控制每次腐蚀深度，将单层氧化膜层分成不同结构的3层氧化膜层。在60～80℃温度条件下对硅晶圆进行湿法腐蚀，第一次腐蚀硅时间为20～30分钟，腐蚀掉第1层氧化膜层；第二次腐蚀硅为150～160分钟，腐蚀掉第2层氧化膜层；第三次腐蚀在30～40℃温度条件下对硅晶圆进行湿法腐蚀，时间为30～40分钟，腐蚀掉第3层氧化膜层。本发明专利技术能加工出表面光滑、尺寸精度满足要求的敏感芯片，本方法的改进使敏感芯片的质量和成品率得到很大的提高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及微电子机械系统加工领域，尤其涉及一种MEMS三明治加速度计敏感 芯片的湿法腐蚀加工方法。
技术介绍
MEMS加速度计以其成本低、体积小、功耗低、可大规模生产等特点在国防、惯性导 航、地震探测、工业、医疗、自动化以及消费电子等众多领域中获得了广泛的应用。 MEMS三明治加速度计采用体微机械加工技术制作，工艺相对复杂但更易得到高的 检测精度。敏感芯片是MEMS三明治加速度计的关键部件，其腐蚀加工工艺最为关键。 硅腐蚀工艺分为干法腐蚀和湿法腐蚀。 干法腐蚀是利用气体分子在强电场作用下，产生辉光放电。在放电过程中，气体分 子被激励并产生活性基，这些活性基可与硅晶圆发生化学反应，生成挥发性气体而被带走。 但设备昂贵、加工成本高、工艺参数难以控制、加工深度有限、不适合于批量生产。用于加工 腐蚀几百微米的MEMS加速度计敏感芯片凹槽难以实现，该方法不适用。 湿法腐蚀就是将晶圆置于液态的腐蚀液中进行腐蚀，在腐蚀过程中，腐蚀液把它 所接触到的材料通过化学反应逐步浸蚀溶解。常规的腐蚀工艺是在腐蚀掩膜规定下进行 的，一次产生一个新的层面或台阶高度。许多微电子机械器件中，需要制作含有多层台阶的 结构，利用一些特殊的光刻方法可以在较深的腐蚀面上操作，并在每一次光刻后进行一次 有掩膜腐蚀，如此反复多次也可以作出多层结构，但这样的工艺十分复杂并很难保证成品 率，需要的设备也十分昂贵。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供MEMS三明治加速度计 敏感芯片的湿法腐蚀加工方法，该方法可避免多次氧化；且可防止深槽涂胶厚度不均导致 光刻效果不佳的问题。 本专利技术的技术方案是：MEMS三明治加速度计敏感芯片的湿法腐蚀加工方法，步骤 如下： 1)生成硅晶圆氧化膜； 2)在氧化膜上的进行3次分层加工 如图1所示，在氧化膜上进行3次常规双面光刻腐蚀，结构由3次不同的正胶图形 转印而成，每次的曝光的图形部分均包括有上次曝光的图形部分，每次在胶保护下进行腐 蚀，控制每次腐蚀深度，将单层氧化膜层分成不同结构的3层氧化膜层，深度分别为tl、t2、 t3 ； 3)如图2所示，对硅和氧化膜层各进行3次湿法腐蚀，其中第1、2次硅腐蚀采用 的硅腐蚀液为第一种腐蚀液，第3次硅腐蚀采用的腐蚀液为第二种腐蚀液；所述的硅腐蚀 液由氢氧化钾、去离子水混合而成，有2种配比与腐蚀方式，第一种硅腐蚀液配比为氢氧化 钾、去离子水质量比为1 :1~2,温度60~80°C，腐蚀速率选择比si为90~100,第二种 腐蚀液配比为氢氧化钾、去离子水质量比为1 :2~3,温度30~40°C，腐蚀速率选择比s2 为40~60 ; 31)第1次硅湿法腐蚀由第1层氧化膜层tl保护，得到硅结构的第1层台阶dl， 其中dl选取20 μπι~30 μπι，且tl彡dl/sl ; 32)第1次氧化膜层湿法腐蚀由氧化膜腐蚀液腐蚀掉第1层氧化膜层，厚度为 tl-dl/sl ； 33)第2次湿法腐蚀由第2层氧化膜层t2保护，得到硅结构的第2层台阶d2,其 中 d2 选取 150 μ m ~160 μ m，且 t2 彡 d2/sl ; 34)第2次氧化膜层湿法腐蚀由氧化膜腐蚀液腐蚀掉第2层氧化膜层，厚度为 t2_d2/sl ; 35)第3次湿法腐蚀由第3层氧化膜层保护t3,得到硅结构的第3层台阶d3,其中 d3 选取 2μπι ~3μπι，且 t3 彡 d3/s2 ; 36)第3次氧化膜层湿法腐蚀由氧化膜腐蚀液腐蚀掉第3层氧化膜层，厚度为 t3-d3/s2,得到最终的硅结构。 所述步骤1)中在1000~1100°c对硅晶圆进行湿氧氧化，生成氧化膜；氧气流量 0. 6~1. 01/min，氧化时间大于20小时，成膜厚度在t为3μηι~3. 2μηι; 所述的氧化膜腐蚀液由氟化铵、氟化氢、去离子水混合而成，氟化铵、氟化氢、去离 子水质量比为〇. 4~0. 6 :0. 4~0. 6 :1，温度18~22°C。 本专利技术与现有技术相比的有益效果是： (1)利用双面光刻技术，本专利技术中将硅晶圆两侧的单层氧化膜分成3层氧化膜使 用，避免了硅晶圆腐蚀时每一次光刻后进行一次氧化的麻烦； (2)利用本专利技术中的多层氧化膜技术，代替以往体微机械加工中上百微米深槽光 刻形式，由于氧化膜的厚度仅几微米，每次加工腐蚀尺寸在3微米以下，光刻时可将硅晶圆 氧化膜表面当作比较平整的平面处理，避免了硅晶圆深槽光刻涂胶不匀引起的底部反射、 曝光显影不当、驻波效应等的麻烦； (3)利用本专利技术中不同配比的硅腐蚀液对硅晶圆进行腐蚀，第一种硅腐蚀液可快 速的对硅晶圆进行腐蚀，腐蚀速率为1~1. 2 μm/min，腐蚀表面光滑；第二种硅腐蚀液可精 确控制腐蚀深度，腐蚀速率为〇. 08~0. 1 μ m/min ; (4)利用本专利技术中的氧化膜腐蚀液，可精确的控制氧化膜的腐蚀速率，为0. 06~ 0. 08 μπι/min ;本专利技术提高了 MEMS三明治加速度计敏感芯片腐蚀加工质量，且工艺简单、可 靠性高，可长期使用。【附图说明】 图1为本专利技术氧化膜层结构示意图。 图2为本专利技术硅腐蚀结构示意图。【具体实施方式】 下面具体介绍本专利技术的详细过程： 1)生成硅晶圆氧化膜，在1000~1100°C对硅晶圆进行湿氧氧化，氧气流量0. 6~ 1. 01/min，氧化时间大于20小时，成膜厚度在t为3μηι~3. 2μηι; 湿氧化层生成的化学反应式为： Si+2H20 = Si02+2H2 2)在氧化膜上进行3次分层加工，对氧化膜进行3次常规双面光刻腐蚀当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
MEMS三明治加速度计敏感芯片的湿法腐蚀加工方法，其特征在于步骤如下：1)生成硅晶圆氧化膜；2)在氧化膜上的进行3次分层加工在氧化膜上进行3次常规双面光刻腐蚀，结构由3次不同的正胶图形转印而成，每次的曝光的图形部分均包括有上次曝光的图形部分，每次在胶保护下进行腐蚀，控制每次腐蚀深度，将单层氧化膜层分成不同结构的3层氧化膜层，深度分别为t1、t2、t3；3)对硅和氧化膜层各进行3次湿法腐蚀，其中第1、2次硅腐蚀采用的硅腐蚀液为第一种腐蚀液，第3次硅腐蚀采用的腐蚀液为第二种腐蚀液；所述的硅腐蚀液由氢氧化钾、去离子水混合而成，有2种配比与腐蚀方式，第一种硅腐蚀液配比为氢氧化钾、去离子水质量比为1：1～2，温度60～80℃，腐蚀速率选择比s1为90～100，第二种腐蚀液配比为氢氧化钾、去离子水质量比为1：2～3，温度30～40℃，腐蚀速率选择比s2为40～60；31)第1次硅湿法腐蚀由第1层氧化膜层t1保护，得到硅结构的第1层台阶d1，其中d1选取20μm～30μm，且t1≥d1/s1；32)第1次氧化膜层湿法腐蚀由氧化膜腐蚀液腐蚀掉第1层氧化膜层，厚度为t1‑d1/s1；33)第2次湿法腐蚀由第2层氧化膜层t2保护，得到硅结构的第2层台阶d2，其中d2选取150μm～160μm，且t2≥d2/s1；34)第2次氧化膜层湿法腐蚀由氧化膜腐蚀液腐蚀掉第2层氧化膜层，厚度为t2‑d2/s1；35)第3次湿法腐蚀由第3层氧化膜层保护t3，得到硅结构的第3层台阶d3，其中d3选取2μm～3μm，且t3≥d3/s2；36)第3次氧化膜层湿法腐蚀由氧化膜腐蚀液腐蚀掉第3层氧化膜层，厚度为t3‑d3/s2，得到最终的硅结构。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘宇，刘福民，邢朝洋，徐宇新，李昌政，刘国文，梁德春，
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
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