一种空腔型mems芯片加工工艺的制作方法

本发明涉及半导体芯片加工，具体涉及一种空腔型mems芯片加工工艺。

背景技术：

1、mems(微电子机械系统)芯片一般为带有背腔的硅晶芯片。在对带有背腔的mems芯片的正面进行加工的过程中，由于背面大面积漏空，导致没办法进行正常的加工工艺，因此通常会采用临时键合的办法，在mems芯片的背面键合一个硅晶片作为支撑硅晶片。

2、临时键合时一般需要使用临时键合胶，在临时键合胶加热固化实现键合的过程中，临时键合胶受热会释放气体，使mems芯片的背腔膨胀，导致mems芯片表面的结构有胀破的风险，使mems芯片产品失效；或者由于内部压力鼓包，使得结构层表面不平整，光刻时光刻设备的曝光焦点出现较大偏差，严重影响光刻图形的尺寸精度和芯片的保形性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种空腔型mems芯片加工工艺，通过临时键合的方法在带有背腔的mems芯片的背面键合一个支撑硅晶片，制得空腔型mems芯片。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种空腔型mems芯片加工工艺，包括以下步骤：

4、步骤一、在支撑硅晶片表面涂覆光刻胶，对光刻胶进行曝光、显影，形成具有通道图形的光刻图案；

5、步骤二、按照光刻图案对支撑硅晶片进行刻蚀处理，并去除光刻图案，得到带有通道的支撑硅晶片；

6、步骤三、在带有通道的支撑硅晶片表面涂覆临时键合胶；

7、步骤四、将带有背腔的mems芯片贴合在带有通道的支撑硅晶片上，加热使临时键合胶固化，实现带有背腔的mems芯片与带有通道的支撑硅晶片的键合，得到空腔型mems芯片。

8、优选地，所述步骤一中，所述步骤一中，光刻胶为负性光刻胶；

9、显影为采用碱性水溶液作为显影液进行恒温显影；

10、显影温度为25℃，显影时间为3-4min。

11、优选地，所述碱性水溶液包括四甲基氢氧化铵、氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化铵的水溶液中的任一种。

12、优选地，所述碱性水溶液的浓度为3-5wt％。

13、优选地，所述步骤二中，刻蚀处理采用干法刻蚀。

14、优选地，所述干法蚀刻包括等离子体刻蚀。

15、优选地，所述步骤二中，去除光刻图案的方式包括用清洗液将光刻图案去除。

16、优选地，所述清洗液为98wt％硫酸水溶液，清洗温度为40-50℃。

17、优选地，所述步骤三中，临时键合胶包括以下原料制备而成：8-12份4，4-二氨基二苯醚、10-15份乙醛、55-70份二甲基乙酰胺，0.05-0.07份流平剂、0.8-1.2份抗氧剂、8-10份增粘剂；

18、制备步骤包括：

19、将4，4-二氨基二苯醚、乙醛、二甲基乙酰胺加热搅拌混合，冷却、过滤得到粘稠状透明液体，加入增粘剂、流平剂和抗氧剂，搅拌混合，脱泡，得到临时键合胶。

20、优选地，所述加热搅拌混合的温度为50-80℃，加热搅拌混合的速度为100-1000rpm，加热搅拌混合的时间为10-20min，搅拌混合的速度为300-600rpm，搅拌混合的时间为10-20min，

21、优选地，所述临时键合胶的固化温度为120-180℃。

22、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

23、本发明中通过在支撑硅晶片表面涂覆光刻胶，对光刻胶进行曝光、显影，形成具有通道图形的光刻图案，再按照光刻图案对支撑硅晶片进行刻蚀处理，并去除光刻图案，得到带有通道的支撑硅晶片，最后通过临时键合胶将带有背腔的mems芯片与带有通道的支撑硅晶片键合，得到空腔型mems芯片。通过在支撑硅晶片上形成的通道，能够将临时键合胶加热固化实现键合过程中临时键合胶受热释放出的气体释放出去，降低空腔内部的压力，使得空腔型mems芯片的表面平整，能够完美解决光刻时候曝光聚焦的问题，同时将键合时候的热胀问题完美解决，避免芯片表面结构的破损；

24、在不变动原有工艺流程，设备的基础上，采用键合具有透气功效的通道的支撑硅晶片，完美解决了现有键合过程中空腔受热鼓包破裂，光刻过程中空腔鼓包，曝光焦距无法对准的问题，能够在空腔结构层表面实现高精度的曝光，同时大范围提升产品的精度，良品率，有效降低破损率。

技术特征：

1.一种空腔型mems芯片加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种空腔型mems芯片加工工艺，其特征在于，所述步骤一中，光刻胶为负性光刻胶；

3.根据权利要求2所述的一种空腔型mems芯片加工工艺，其特征在于，所述碱性水溶液包括四甲基氢氧化铵、氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化铵的水溶液中的任一种。

4.根据权利要求3所述的一种空腔型mems芯片加工工艺，其特征在于，所述碱性水溶液的浓度为3-5wt％。

5.根据权利要求1所述的一种空腔型mems芯片加工工艺，其特征在于，所述步骤二中，刻蚀处理采用干法刻蚀。

6.根据权利要求5所述的一种空腔型mems芯片加工工艺，其特征在于，所述干法蚀刻包括等离子体刻蚀。

7.根据权利要求1所述的一种空腔型mems芯片加工工艺，其特征在于，所述步骤二中，去除光刻图案的方式包括用清洗液将光刻图案去除。

8.根据权利要求7所述的一种空腔型mems芯片加工工艺，其特征在于，所述清洗液为98wt％硫酸水溶液，清洗温度为40-50℃。

9.根据权利要求1所述的一种空腔型mems芯片加工工艺，其特征在于，所述步骤三中，临时键合胶包括以下原料制备而成：8-12份4，4-二氨基二苯醚、10-15份乙醛、55-70份二甲基乙酰胺，0.05-0.07份流平剂、0.8-1.2份抗氧剂、8-10份增粘剂；

10.根据权利要求1所述的一种空腔型mems芯片加工工艺，其特征在于，所述步骤四中，临时键合胶的固化温度为120-180℃。

技术总结本发明涉及半导体芯片加工技术领域，具体涉及一种空腔型mems芯片加工工艺。本发明中通过临时键合的方法在带有背腔的mems芯片的背面键合一个支撑硅晶片，制得空腔型mems芯片。空腔型mems芯片制备过程中，先对支撑硅晶片进行光刻，获得沟道图案，再根据沟道图案刻蚀支撑硅晶片，获得带有通道的支撑硅晶片，然后带有通道的支撑硅晶片上涂覆临时键合胶，通过键合机将带有背腔的mems芯片和带有通道的支撑硅晶片键合。该工艺采用了带有通道的支撑硅晶片作为键合衬底，能够将临时键合胶加热时释放的气体释放，降低空腔内部的压力，使得芯片表面平整，避免芯片结构的破损。技术研发人员：王丹丹,陈迎迎,刘彤受保护的技术使用者：苏州恒芯微电子有限公司技术研发日：技术公布日：2024/1/11