空腔-SOI衬底制造MEMS谐振器的工艺流程

常规的绝缘层上硅 (silicon on insulator, soi)是通过注氧隔离 (separation by implanted oxygen, simox)、智能切割 (smart cut) 等方法在体硅衬底中引入绝缘层,从而达到表层硅与衬底硅电学隔离的目的的。如果在制作soi 硅片的过程中,先在下层硅片上刻蚀出硅槽,然后再进行键合和抛光减薄,即可制造出带空腔的 so1 硅片,称为空腔-soi ( caviy-soi )。
对于 mems 行业而言,使用空腔-soi 衬底的优势在于:
① 可消除多晶硅中常见的应力问题;
② 对于 mems 谐振器而言,高精度的膜厚可以带來高精度的振荡频率;
③ 极佳的表面及侧壁平滑度;
④ 更薄的结构;
⑤ 提高了 mems 部件热导率;
⑥大大降低制造时间,节约成本;
相比于传统的 soi 衬底,空腔-soi 衬底更适于加工需要垂直或水平运动的结构(如电容式惯性传感器、压力传感器、传声器、射频器件和微流控器件)因为腔体在空腔-soi 衬底制造中可以很好地定义出来,配合干法刻蚀,可以很容易地释放可动结构,大大缩短了开发时间。
利用空腔-soi 衬底制造 mems 谐振器的工艺流程:
① 减薄上层硅的厚度(可以通过cmp、湿法刻蚀或干法刻蚀等方法);
② 电极制作;
③ 光刻出结构图形,使用 drie 刻蚀硅以释放可动结构。


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