本發(fā)明涉及微電子機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種MEMS吸氣劑圖形化制備方法。

背景技術(shù)：

微機(jī)電系統(tǒng)（Micro Electro-Mechanical Systems,MEMS）是以微電子、微機(jī)械以及材料科學(xué)為基礎(chǔ)，研究、設(shè)計(jì)、制造具有特定功能的微型裝置，包括微傳感器、微執(zhí)行器等，MEMS器件具有體積小、重量輕、功耗低、批量化生產(chǎn)等諸多優(yōu)點(diǎn)。

加速度計(jì)、陀螺等MEMS器件圓片級(jí)真空封裝后器件內(nèi)真空度直接影響器件性能的穩(wěn)定性及可靠性。目前，MEMS器件內(nèi)部保持真空度的方法是在器件蓋帽中制備吸氣劑薄膜。用于MEMS圓片級(jí)封裝的吸氣劑薄膜具有高度多孔性和良好的機(jī)械穩(wěn)定性，同時(shí)，為了保證MEMS器件有效地工作在惡劣環(huán)境下，吸氣劑薄膜對(duì)基底還需要具有較好的黏附性。用于MEMS真空封裝的吸氣劑制備方法主要為磁控濺射工藝或蒸發(fā)工藝，磁控濺射法制備的吸氣劑薄膜具有較高的成膜精度，膜厚一般為幾百納米到幾微米。

由于吸氣劑薄膜需要制備在MEMS器件晶圓級(jí)級(jí)真空封裝的蓋帽中，常用的吸氣劑薄膜圖形化方法為剝離法（lift off）和掩膜法（shadow mask）。深腔剝離工藝會(huì)對(duì)鍵合面造成損傷，會(huì)影響后續(xù)鍵合工藝質(zhì)量；而常規(guī)掩膜法存在對(duì)準(zhǔn)控制、掩膜夾持、深腔底部圖形擴(kuò)散和深腔周圍鍵合環(huán)污染等問題。。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種MEMS吸氣劑圖形化制備方法，該方法能夠避免對(duì)鍵合面造成污染和損傷，保證后序鍵合質(zhì)量，另外，能夠有效控制蓋帽深腔底部圖形擴(kuò)散，實(shí)現(xiàn)更好的MEMS晶圓級(jí)真空封裝。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種MEMS吸氣劑圖形化制備方法，包括以下步驟：

S1、在硅襯底上采用光刻工藝制作符合設(shè)計(jì)要求的空腔圖形，保留光刻工藝在硅襯底頂面形成的鈍化層；

S2、利用KOH工藝在空腔圖形位置腐蝕硅襯底，形成空腔；

S3、去除硅襯底上的鈍化層，得到硅蓋帽；

S4、在硅蓋帽頂面制作晶圓級(jí)鍵合環(huán)；

S5、取硅基底，在硅基底頂面采用光刻工藝制作上掩膜圖形，上掩膜圖形與空腔圖形相同，保留光刻工藝在硅基底頂面形成的上鈍化層；

S6、利用KOH工藝在上掩膜圖形位置腐蝕硅基底，形成上腔體；

S7、在硅基底底面采用光刻工藝制作下掩膜圖形，下掩膜圖形與上掩膜圖形相交錯(cuò)，保留光刻工藝在硅基底底面形成的下鈍化層；

S8、利用KOH工藝在上掩膜圖形位置與下掩膜圖形位置，對(duì)硅基底進(jìn)行雙面對(duì)通腐蝕，腐蝕至下鈍化層時(shí)即停止；

S9、去除上鈍化層與下鈍化層，得到與硅蓋帽空腔相適應(yīng)的立體掩膜；立體掩膜的厚度即為所述上腔體的深度；

S10、利用自對(duì)準(zhǔn)工藝將立體掩膜嵌入硅蓋帽空腔，采用物理氣相沉積工藝在硅蓋帽空腔底部制備MEMS吸氣劑；

S11、將立體掩膜從硅蓋帽取下，完成圖形化吸氣劑薄膜的制備。

本發(fā)明的有益效果是：

舍棄傳統(tǒng)的平面掩膜，采用與硅蓋帽空腔相適應(yīng)的立體掩膜，利用自對(duì)準(zhǔn)工藝將立體掩膜緊密嵌入硅蓋帽空腔，無需額外的對(duì)準(zhǔn)工藝以及固定夾具，大大降低了制備成本；并且在沉積吸氣劑時(shí)，能夠有效控制硅蓋帽空腔底部的圖形擴(kuò)散，避免吸氣劑薄膜污染硅蓋帽空腔周圍鍵合環(huán)，極大提高器件吸氣劑的 工作性能；另外，本方法立體掩膜的制備具有較高的一致性和可靠性，工藝易于實(shí)現(xiàn)，便于推廣和應(yīng)用。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明：

圖1是本發(fā)明步驟S1的示意圖；

圖2是本發(fā)明步驟S2的示意圖；

圖3是本發(fā)明步驟S3的示意圖；

圖4是本發(fā)明步驟S4的示意圖；

圖5是本發(fā)明步驟S5的示意圖；

圖6是本發(fā)明步驟S6的示意圖；

圖7是本發(fā)明步驟S7的示意圖；

圖8是本發(fā)明步驟S8的示意圖；

圖9是本發(fā)明步驟S9的示意圖；

圖10是本發(fā)明步驟S10的示意圖；

圖11是本發(fā)明步驟S11的示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供一種MEMS吸氣劑圖形化制備方法，包括以下步驟：

S1、如圖1所示，在硅襯底1上采用光刻工藝制作符合設(shè)計(jì)要求的空腔圖形2，保留光刻工藝在硅襯底1頂面形成的鈍化層3；

S2、結(jié)合圖2所示，利用KOH工藝在空腔圖形2的位置腐蝕硅襯底1，形成空腔4；

S3、結(jié)合圖3所示，去除硅襯底1上的鈍化層3，得到硅蓋帽5；

S4、結(jié)合圖4所示，在硅蓋帽5頂面制作晶圓級(jí)鍵合環(huán)6；

S5、結(jié)合圖5所示，取硅基底7，在硅基底7頂面采用光刻工藝制作上掩膜圖形8，上掩膜圖形8與空腔圖形2相同，保留光刻工藝在硅基底7頂面形成的上鈍化層9；

S6、結(jié)合圖6所示，利用KOH工藝在上掩膜圖形8的位置腐蝕硅基底7，形成上腔體10；

S7、結(jié)合圖7所示，在硅基底7底面采用光刻工藝制作下掩膜圖形11，下掩膜圖形11與上掩膜圖形8相交錯(cuò)，保留光刻工藝在硅基底7底面形成的下鈍化層12；

S8、結(jié)合圖8所示，利用KOH工藝在上掩膜圖形8位置與下掩膜圖形11位置，對(duì)硅基底7進(jìn)行雙面對(duì)通腐蝕，腐蝕至下鈍化層12時(shí)即停止；

S9、結(jié)合圖9所示，去除上鈍化層9與下鈍化層12，得到與硅蓋帽空腔4相適應(yīng)的立體掩膜13；立體掩膜13的厚度即為所述上腔體10的深度；

S10、結(jié)合圖10所示，利用自對(duì)準(zhǔn)工藝將立體掩膜13嵌入硅蓋帽空腔4，采用物理氣相沉積工藝在硅蓋帽空腔4底部制備MEMS吸氣劑；

S11、結(jié)合圖11所示，將立體掩膜13從硅蓋帽5取下，完成圖形化吸氣劑薄膜14的制備。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制；任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同替換、等效變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。