微机电器件硅通孔结构的制备方法、及微机电器件与流程

本申请涉及微机电器件，具体而言，涉及一种微机电器件硅通孔结构的制备方法、及微机电器件。

背景技术：

1、在微机电器件(mems，micro-electro-mechanical?system)的加工制备领域，硅通孔结构广泛应用于很多产品中。随着需求的发展，许多产品要求具有上下不同尺寸的硅通孔结构，针对这一结构，现阶段通常采用晶相完全为(100)的硅衬底进行刻蚀得到，具体的，首先可以采用博世工艺对该硅衬底的背面进行深硅刻蚀，然后再在该硅衬底上生长掩膜层，再通过湿法刻蚀对该硅衬底的正面进行刻蚀，进而得到具有上下不同尺寸的硅通孔结构，但是这种方式得到的硅通孔结构的侧壁角度为54.74°，很难接近90°。

2、另外，如果采用在其他晶相的硅衬底上进行刻蚀的方式，却又无法刻蚀得到具有上下不同尺寸的硅通孔结构，由此可以看出，现阶段无法在不同晶相的硅衬底上刻蚀得到上下不同尺寸且侧壁接近90°的硅通孔结构。

技术实现思路

1、本申请的实施例提供了一种微机电器件硅通孔结构的制备方法，基于本申请提供的技术方案能在不同晶相的硅晶圆上刻蚀得到上下不同尺寸且侧壁垂直或近似垂直的硅通孔结构。

2、本申请的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本申请的实践而习得。

3、根据本申请实施例的第一方面，提供了一种微机电器件硅通孔结构的制备方法，所述方法包括：提供一硅晶圆和一衬底基板，所述硅晶圆包括相对设置的第一表面和第二表面，所述第一表面设置有第一凹槽，所述第一凹槽的侧壁与所述第一表面垂直或近似垂直；将所述硅晶圆的第一表面与所述衬底基板进行键合，得到键合衬底；对所述键合衬底中的所述第二表面进行干法刻蚀，以在所述第二表面形成与所述第一凹槽连通的第二凹槽，所述第二凹槽的侧壁与所述第二表面垂直或近似垂直，所述第二凹槽的宽度不等于所述第一凹槽的宽度；分离刻蚀后的所述键合衬底中的硅晶圆和衬底基板，得到具有硅通孔结构的硅晶圆。

4、在本申请的一些实施例中，基于前述方案，所述第一凹槽的宽度大于所述第二凹槽的宽度，所述第一凹槽的深度与所述第二凹槽的深度的和等于所述硅晶圆的厚度。

5、在本申请的一些实施例中，基于前述方案，所述第一凹槽为采用博世工艺刻蚀得到的，所述硅晶圆的厚度为300um～1mm。

6、在本申请的一些实施例中，基于前述方案，所述将所述硅晶圆的第一表面与所述衬底基板进行键合，包括：对所述硅晶圆和所述衬底基板进行清洗；使清洗后的所述硅晶圆的第一表面与清洗后的所述衬底基板的表面接触；采用键合机向接触后的所述硅晶圆和所述衬底基板提供预设压力，以使得所述硅晶圆与所述衬底基板进行键合。

7、在本申请的一些实施例中，基于前述方案，所述衬底基板为硅。

8、在本申请的一些实施例中，基于前述方案，所述衬底基板的表面形成有氮化硅层或氧化硅层。

9、在本申请的一些实施例中，基于前述方案，所述对所述键合衬底进行刻蚀，包括：在所述键合衬底中硅晶圆的第二表面涂覆光刻胶；对涂覆有光刻胶的所述键合衬底进行光刻处理；采用博世工艺对光刻处理后的所述键合衬底进行刻蚀。

10、在本申请的一些实施例中，基于前述方案，所述分离刻蚀后的所述键合衬底中的硅晶圆和衬底基板，包括：通过机械外力使得刻蚀后的所述键合衬底中的硅晶圆和衬底基板进行分离，或者；通过超声清洗使得刻蚀后的所述键合衬底中的硅晶圆和衬底基板进行分离。

11、在本申请的一些实施例中，基于前述方案，所述第一凹槽的深宽比为1:1～50:1，所述第二凹槽的深宽比为1:1～50:1。

12、根据本申请实施例的第二方面，提供了一种微机电器件，所述微机电器件包括采用上述第一方面任一实施例所述的方法制备得到的硅通孔结构。

13、本申请的技术方案，在制备微机电器件硅通孔结构的过程中，包括：首先提供一硅晶圆和一衬底基板，所述硅晶圆包括相对设置的第一表面和第二表面，所述第一表面设置有第一凹槽，所述第一凹槽的侧壁与所述第一表面垂直或近似垂直；其次，将所述硅晶圆的第一表面与所述衬底基板进行键合，得到键合衬底；再次，对所述键合衬底中的所述第二表面进行干法刻蚀，以在所述第二表面形成与所述第一凹槽连通的第二凹槽，所述第二凹槽的侧壁与所述第二表面垂直或近似垂直，所述第二凹槽的宽度不等于所述第一凹槽的宽度；最后，分离刻蚀后的所述键合衬底中的硅晶圆和衬底基板，得到具有硅通孔结构的硅晶圆。由此可见，基于本申请的技术方案，在制备硅通孔结构的过程中，由于是采用干法刻蚀，不存在湿法刻蚀中腐蚀刻蚀液的各向异性，使得对于任何晶相的硅晶圆，均能刻蚀得到侧壁垂直或近似垂直于硅晶圆第二表面的第二凹槽，进而通过本申请的技术方案能在不同晶相的硅晶圆上制备得到上下不同尺寸且侧壁垂直或近似垂直的硅通孔结构。

14、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

技术特征：

1.一种微机电器件硅通孔结构的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一凹槽的宽度大于所述第二凹槽的宽度，所述第一凹槽的深度与所述第二凹槽的深度的和等于所述硅晶圆的厚度。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一凹槽为采用博世工艺刻蚀得到的，所述硅晶圆的厚度为300um～1mm。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述硅晶圆的第一表面与所述衬底基板进行键合，包括：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述衬底基板为硅。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述衬底基板的表面形成有氮化硅层或氧化硅层。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述键合衬底进行刻蚀，包括：

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分离刻蚀后的所述键合衬底中的硅晶圆和衬底基板，包括：

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一凹槽的深宽比为1:1～50:1，所述第二凹槽的深宽比为1:1～50:1。

10.一种微机电器件，其特征在于，所述微机电器件包括采用如权利要求1至9任一项所述的方法制备得到的硅通孔结构。

技术总结
本申请的实施例提供了一种微机电器件硅通孔结构的制备方法、及微机电器件，所述方法包括：提供一硅晶圆和一衬底基板，硅晶圆包括相对设置的第一表面和第二表面，第一表面设置有第一凹槽，第一凹槽的侧壁与第一表面垂直或近似垂直；将硅晶圆的第一表面与衬底基板进行键合，得到键合衬底；对键合衬底中的第二表面进行干法刻蚀，以在第二表面形成与第一凹槽连通的第二凹槽，第二凹槽的侧壁与第二表面垂直或近似垂直，第二凹槽的宽度不等于第一凹槽的宽度；分离刻蚀后的所述键合衬底中的硅晶圆和衬底基板，得到具有硅通孔结构的硅晶圆。本申请的实施例能在不同晶相的硅晶圆上刻蚀得到上下不同尺寸且侧壁垂直或近似垂直的硅通孔结构。

技术研发人员：杨志政,王飞飞,祁富荣,李健飞,徐宝盈
受?；さ募际跏褂谜撸?/b>赛莱克斯微系统科技（北京）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17