專利名稱：一種四質(zhì)量塊硅微機(jī)電陀螺結(jié)構(gòu)的加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種四質(zhì)量硅微機(jī)電陀螺結(jié)構(gòu)加工方法，特別是具有不等高梳齒結(jié)構(gòu)和需圓片級封裝的硅微機(jī)電陀螺結(jié)構(gòu)的加工方法。
背景技術(shù)：
微機(jī)電陀螺的研究始于20世紀(jì)80年代。1985年，Drape實(shí)驗(yàn)室首先開始研制微機(jī)電陀螺，其性能由1994年的漂移為4000° /h到2000年的漂移優(yōu)于10° /h。2002年，美國噴氣實(shí)驗(yàn)室開發(fā)了一種用于飛行器的硅微陀螺，性能指標(biāo)1° Λ。目前，正在向0.1° /h甚至更高的精度方向發(fā)展。由于具有體積小、質(zhì)量輕、可靠性高、功耗低、可批量生產(chǎn)和測量范圍大等優(yōu)點(diǎn)，微陀螺在制導(dǎo)炮彈、小型衛(wèi)星和航天器、汽車防滑剎車系統(tǒng)、安全氣囊展開和自動調(diào)整系統(tǒng)等軍事和民用方面得到廣泛的應(yīng)用。目前，MEMS器件多采用硅材料，它具有優(yōu)良的機(jī)械和電氣特性。為提高硅微機(jī)電陀螺的性能指標(biāo)，本專利中涉及的微機(jī)電陀螺結(jié)構(gòu)為四質(zhì)量塊微機(jī)電陀螺。下面具體說明四質(zhì)量微機(jī)電陀螺的結(jié)構(gòu)特征。圖1表示四質(zhì)量硅微機(jī)電陀螺100三維結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明中的微機(jī)電陀螺100包括上封帽20、敏感結(jié)構(gòu)10和下封帽30三部分構(gòu)成，呈典型的“三明治”結(jié)構(gòu)，上封帽20和下封帽30關(guān)于敏感結(jié)構(gòu)10對稱。上述敏感結(jié)構(gòu)10主要包括敏感結(jié)構(gòu)質(zhì)量塊11、支撐梁12、梳齒結(jié)構(gòu)13、錨點(diǎn)14、中心支撐點(diǎn)17和連接結(jié)構(gòu)16等結(jié)構(gòu)。敏感結(jié)構(gòu)10的厚度為60 80 μ m。上述敏感結(jié)構(gòu)質(zhì)量塊11共有4個，4個敏感結(jié)構(gòu)質(zhì)量塊11以中心支撐點(diǎn)17為中心沿圓周均勻布置。敏感結(jié)構(gòu)質(zhì)量塊11呈弧形，弧度為60°，且每個質(zhì)量塊的面積、厚度均相同。在相鄰敏感結(jié)構(gòu)質(zhì)量塊11之間設(shè)置驅(qū)動定輪連接塊15。上述4個敏感結(jié)構(gòu)質(zhì)量塊11分別通過4個支撐梁12與中心支撐點(diǎn)17相連，其中支撐梁12寬度約為20 30 μ m。上述梳齒結(jié)構(gòu)13包括定齒13a和動齒13b，其中動齒13b位于于敏感結(jié)構(gòu)質(zhì)量塊11上，定齒13a位于驅(qū)動定輪連接塊15上，動齒13b與定齒13a的寬度為3 5 μ m，平面尺寸精度控制在±0.5μπι以內(nèi)，側(cè)壁垂直度控制90° ±1°，且兩者交錯分布，間隙約為3 5 μ m0上述上封帽20共有13個引線孔22，其中引線孔22a、弓丨線孔22b、引線孔22c和引線孔22d主要用于給上封帽質(zhì)量塊21、下極板質(zhì)量塊31施加電信號；引線孔22e用于向敏感結(jié)構(gòu)10施加電信號；引線孔22f、引線孔22g、引線孔22h和引線孔22i用于向定齒13a施加電信號。上述敏感結(jié)構(gòu)質(zhì)量塊11與上封帽質(zhì)量塊21、下極板質(zhì)量塊31存在一定的電容間隙，通常為2 3 μ m。圖2a 圖2b為不等高梳齒結(jié)構(gòu)示意圖。圖2a為定齒13a和動齒13b的二維截面圖，其中定齒13a和動齒 13b之間存在一定的間隙G，一般為2 3 μ m。定齒13a高度為T，動齒的高度為Tl，其中動齒13b的頂部與底部的高度與定齒的相應(yīng)位置的高度差分別為ΛΤ2。圖2b為定齒13a和動齒13b的側(cè)面示意圖，可以看出相鄰的定齒13a和動齒13b存在一定的重疊區(qū)域18。圖3a 圖3c表示敏感結(jié)構(gòu)10、上封帽20和下封帽30結(jié)構(gòu)示意圖。圖3a表示上封帽器件層20a結(jié)構(gòu)，共有4個質(zhì)量塊，上封帽質(zhì)量塊21a、上封帽質(zhì)量塊21b、上封帽質(zhì)量塊21c和上封帽質(zhì)量塊21d，4個連接結(jié)構(gòu)，上封帽連接結(jié)構(gòu)26a、上封帽連接結(jié)構(gòu)26b、上封帽連接結(jié)構(gòu)26c和上封帽連接結(jié)構(gòu)26d，其中上封帽連接結(jié)構(gòu)26a、上封帽連接結(jié)構(gòu)26b、上封帽連接結(jié)構(gòu)26c和上封帽連接結(jié)構(gòu)26d分別與上封帽質(zhì)量塊21a、上封帽質(zhì)量塊21b、上封帽質(zhì)量塊21c和上封帽質(zhì)量塊21d相連，且相對于上封帽質(zhì)量塊21，上封帽連接結(jié)構(gòu)26呈逆時針旋轉(zhuǎn)。圖3b表示敏感結(jié)構(gòu)10，共有4個質(zhì)量塊，敏感結(jié)構(gòu)質(zhì)量塊11a、敏感結(jié)構(gòu)質(zhì)量塊lib、敏感結(jié)構(gòu)質(zhì)量塊Ilc和敏感結(jié)構(gòu)質(zhì)量塊lld，4個連接結(jié)構(gòu)，感結(jié)構(gòu)連接結(jié)構(gòu)16a、感結(jié)構(gòu)連接結(jié)構(gòu)16b、感結(jié)構(gòu)連接結(jié)構(gòu)16c和感結(jié)構(gòu)連接結(jié)構(gòu)16d，其中感結(jié)構(gòu)連接結(jié)構(gòu)16a、感結(jié)構(gòu)連接結(jié)構(gòu)16b、感結(jié)構(gòu)連接結(jié)構(gòu)16c和感結(jié)構(gòu)連接結(jié)構(gòu)16d與敏感結(jié)構(gòu)質(zhì)量塊I la、敏感結(jié)構(gòu)質(zhì)量塊I lb、敏感結(jié)構(gòu)質(zhì)量塊Ilc和敏感結(jié)構(gòu)質(zhì)量塊Ild不相連。圖3c表示下封帽器件層30a，共有4個質(zhì)量塊，下極板質(zhì)量塊3la、下極板質(zhì)量塊3Ib、下極板質(zhì)量塊31c和下極板質(zhì)量塊31d, 4個連接結(jié)構(gòu)，下極板連接結(jié)構(gòu)36a、下極板連接結(jié)構(gòu)36b、下極板連接結(jié)構(gòu)36c和下極板連接結(jié)構(gòu)36d,其中下極板連接結(jié)構(gòu)36a、下極板連接結(jié)構(gòu)36b、下極板連接結(jié)構(gòu)36c和下極板連接結(jié)構(gòu)36d分別與下極板質(zhì)量塊31a、下極板質(zhì)量塊31b、下極板質(zhì)量塊31c和下極板質(zhì)量塊31d相連，且相對于下極板質(zhì)量塊31，下極板連接結(jié)構(gòu)36呈順時針旋轉(zhuǎn)。圓片級封裝過程中，通過硅直接鍵合，上封帽連接結(jié)構(gòu)26a、敏感結(jié)構(gòu)連接結(jié)構(gòu)16a和下極板連接結(jié)構(gòu)36b鍵合在一起，這樣上封帽質(zhì)量塊21a與下極板質(zhì)量塊31b實(shí)現(xiàn)電學(xué)互連。同理，上封帽質(zhì)量塊21b、上封帽質(zhì)量塊21c和上封帽質(zhì)量塊21d分別與下極板質(zhì)量塊31c、下極板質(zhì)量塊31d和下極板質(zhì)量塊31a實(shí)現(xiàn)電學(xué)互連。若向上封帽質(zhì)量塊21a、上封帽質(zhì)量塊21b、上封帽質(zhì)量塊21c和上封帽質(zhì)量塊21d分別施加“ +信號，則下極板質(zhì)量塊3la、下極板質(zhì)量塊3Ib、下極板質(zhì)量塊31c和下極板質(zhì)量塊31d為“
“ +” 信號。目前，常采用光刻、刻蝕、鍵合等工藝加工上述結(jié)構(gòu)，需要保證:(I)中間敏感結(jié)構(gòu)的定齒13a和動齒13b高度差要求控制在2 3μπι以內(nèi)，同時平面尺寸精度控制在±0.5μπι以內(nèi)，側(cè)壁垂直度控制90° ±1° ; (2)敏感結(jié)構(gòu)10要求實(shí)現(xiàn)低應(yīng)力圓片級封裝；
(3)要求在引線孔22中進(jìn)行金屬化，使金屬電極與上下極板、錨點(diǎn)等結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)良好歐姆接觸，但是由于引線孔22深度較深，因此難度很大。因此，本發(fā)明中四質(zhì)量塊硅微機(jī)電陀螺結(jié)構(gòu)的加工難點(diǎn)有:(1)高精度不等高梳齒的加工。目前常采用單層掩膜(SiO2)工藝方案和金屬(Al)與介質(zhì)掩膜(Si3N4)雙掩膜工藝方案，但單層掩膜工藝方案加工不等高結(jié)構(gòu)時，很難精確控制每次掩膜刻蝕的厚度且經(jīng)過多次刻蝕易造成較大的尺寸誤差，而金屬和介質(zhì)掩膜雙層掩膜工藝方案加工不等高結(jié)構(gòu)時，由于金屬掩膜圖形化時，需采用濕法腐蝕，很難保證掩膜圖形的尺寸精度和線條質(zhì)量，進(jìn)而影響微結(jié)構(gòu)的尺寸精度和側(cè)壁垂直度；(2)低應(yīng)力圓片級封裝。目前，硅微機(jī)電陀螺常采用玻璃(Corning 7740)-硅陽極鍵合方式進(jìn)行圓片級封裝，但鍵合過程中，Corning7740的熱膨脹系數(shù)從室溫 到450°C時幾乎為常數(shù)3.3X10_6/°C，而硅在這個溫度區(qū)間的熱膨脹系數(shù)由2.5X 10_6/°C增至4X 10_6/°C，這樣導(dǎo)致玻璃-硅鍵合界面會存在較大的殘余應(yīng)力，嚴(yán)重影響微機(jī)電陀螺的性能指標(biāo)；(3)深引線孔金屬化工藝。傳統(tǒng)工藝中，常采用剝離(lift-off)工藝對微結(jié)構(gòu)進(jìn)行金屬化，但由于上述結(jié)構(gòu)中引線孔深度較深，勻膠過程中，光刻膠堆積于深引線孔內(nèi)，很難顯影干凈，因此無法采用剝離工藝進(jìn)行金屬化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)缺陷，提供一種基于SOI工藝加工四質(zhì)量塊微機(jī)電陀螺的方法。本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下:一種四質(zhì)量塊硅微機(jī)電陀螺結(jié)構(gòu)的加工方法，包括下述步驟:步驟一:加工下封帽步驟1.2:下封帽基片加工對清洗完成的基片進(jìn)行光刻工藝，形成掩膜圖形，再進(jìn)行深反應(yīng)離子刻蝕深硅刻蝕，刻蝕深度SOI基片下封帽器件層30a的厚度，形成下封帽的邊框結(jié)構(gòu)53、下極板質(zhì)量塊31、下極板連接結(jié)構(gòu)36和下極板中心支撐點(diǎn)37，最后利用5%的NaOH溶液去除光刻膠，步驟二:下封帽與敏感結(jié) 構(gòu)鍵合步驟2.2:敏感結(jié)構(gòu)上表面結(jié)構(gòu)加工對清洗好的敏感結(jié)構(gòu)基片進(jìn)行光刻形成掩膜圖形，最后進(jìn)行深反應(yīng)離子刻蝕，對無掩膜覆蓋的硅材料進(jìn)行刻蝕，形成淺槽結(jié)構(gòu)61，刻蝕深度為動齒與定齒的高度差ΛΤ2，一般為2 3 μ m，并用5%的NaOH溶液去除光刻膠掩膜，步驟2.3:下封帽與敏感結(jié)構(gòu)鍵合將敏感結(jié)構(gòu)10和下封帽30進(jìn)行對準(zhǔn)，然后在鍵合機(jī)進(jìn)行硅直接鍵合，鍵合完成后在高溫退火爐中進(jìn)行退火，退火溫度為1000°c，退火時間4小時，鍵合區(qū)域?yàn)槊舾薪Y(jié)構(gòu)邊框結(jié)構(gòu)51和下封帽邊框結(jié)構(gòu)53、中心支撐點(diǎn)17和下極板中心支撐點(diǎn)37、敏感結(jié)構(gòu)連接結(jié)構(gòu)16和下極板連接結(jié)構(gòu)36，步驟三:加工敏感結(jié)構(gòu)步驟3.1:敏感結(jié)構(gòu)支撐層與絕緣層的去除敏感結(jié)構(gòu)支撐層IOc通過機(jī)械研磨或濕法腐蝕的方法進(jìn)行去除，濕法腐蝕可采用KOH溶液進(jìn)行腐蝕，KOH濃度為40% (質(zhì)量濃度)，腐蝕溫度為80°C，腐蝕時間約10小時，敏感結(jié)構(gòu)絕緣層IOb可采用緩沖HF (HF: NH4F = I: 5，體積比)進(jìn)行腐蝕去除，去除敏感結(jié)構(gòu)基片的敏感結(jié)構(gòu)支撐層IOc和敏感結(jié)構(gòu)絕緣層IOb的結(jié)構(gòu)如圖9所示，本領(lǐng)域的技術(shù)人員利用本步驟提供的KOH濃度，腐蝕溫度和腐蝕時間可以完成敏感結(jié)構(gòu)支撐層IOc的腐蝕過程，同時利用本步驟提供的緩沖HF可以完成敏感結(jié)構(gòu)絕緣層IOb腐蝕去除，步驟3.2:氮化硅掩膜圖形化首先在上步去除敏感結(jié)構(gòu)支撐層IOc和敏感結(jié)構(gòu)絕緣層IOb后的表面沉積Si3N4掩膜，沉積方式為增強(qiáng)型等離子PECVD，薄膜厚度為400 500nm，然后通過光刻和RIE刻蝕Si3N4掩膜圖形101，步驟3.3:生長二氧化硅采用熱氧化方法制備SiO2掩膜，上步去除Si3N4掩膜后的Si片表面生長SiO2，形成掩膜圖形102，SiO2掩膜厚度為400 500nm，
步驟3.4:敏感結(jié)構(gòu)掩膜圖形化光刻敏感結(jié)構(gòu)圖形，再對無光刻膠103覆蓋的氮化硅掩膜101和氧化硅掩膜102進(jìn)行RIE刻蝕，形成動齒掩膜圖形104和定齒掩膜圖形105，步驟3.5:刻蝕定齒結(jié)構(gòu)對無掩膜覆蓋的敏感結(jié)構(gòu)器件層IOa進(jìn)行深反應(yīng)離子刻蝕，形成敏感結(jié)構(gòu)連接結(jié)構(gòu)16、中心支撐點(diǎn)17和敏感結(jié)構(gòu)邊框結(jié)構(gòu)51，刻蝕深度為敏感結(jié)構(gòu)器件層IOa的厚度，為60 80 μ m,步驟3.6:刻蝕動齒結(jié)構(gòu)首先去除光刻膠，再濕法腐蝕Si3N4掩膜，Si3N4掩膜腐蝕液為80%的磷酸(H3PO4)，腐蝕溫度為160°C 180°C，腐蝕時間為30 40min，最后對沒有Si3N4掩膜覆蓋的敏感結(jié)構(gòu)器件層IOa進(jìn)行深反應(yīng)離子刻蝕,形成質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)11，刻蝕深度為動齒與定齒的高度差ΛΤ2，一般為 2 3μπι，步驟四:加工上封帽步驟4.2:上封帽引線孔加工將SOI基片上、下表面同時制備掩膜，先制備SiO2掩膜，再在SiO2掩膜上制備Si3N4掩膜，其中SiO2掩膜采用熱氧化方式制備，厚度為IOOnm 150nm，Si3N4掩膜采用低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)方式制備，厚度為400 500nm，然后在上封帽支撐層20c上光刻引線孔22圖形，再利用RIE刻蝕掩膜圖形，下一步濕法腐蝕引線孔22，腐蝕液為40% (質(zhì)量百分比)的KOH溶液，腐蝕溫度為60°C，腐蝕時間為8 10h，腐蝕深度為支撐層20c厚度，最后腐蝕去除掩膜，Si3N4掩膜腐蝕液為80% (質(zhì)量百分比)的磷酸(H3PO4),腐蝕溫度為160°C 180°C，腐蝕時間為30 40min，SiO2掩膜腐蝕液為緩沖HF (HF: NH4F = I: 5，體積比)，腐蝕溫度為50 60°C，步驟4.3:上封帽質(zhì)量塊加工加工方法與步驟1.2中的下封帽器件層30a的加工方法相同，通過光刻形成掩膜圖形，最后利用深反應(yīng)離子刻蝕進(jìn)行深硅刻蝕形成上封帽器件層20a結(jié)構(gòu)，并去除剩余光刻膠掩膜，步驟五:敏感結(jié)構(gòu)與上封帽鍵合鍵合工藝過程與步驟2.3鍵合工藝相同，鍵合區(qū)域?yàn)槊舾薪Y(jié)構(gòu)邊框結(jié)構(gòu)51和上封帽邊框結(jié)構(gòu)52、中心支撐點(diǎn)17和上極板中心支撐點(diǎn)27、敏感結(jié)構(gòu)連接結(jié)構(gòu)16和上封帽連接結(jié)構(gòu)26，至此加工好的產(chǎn)品可以稱為微機(jī)電陀螺100，步驟六:金屬化鍵合完成后，將微機(jī)電陀螺100與金屬遮擋板50對準(zhǔn)并進(jìn)行有效固定，再采用熱蒸發(fā)方式向引線孔22內(nèi)鍍制金屬薄膜41，使金屬薄膜41與上封帽器件層20a形成良好歐姆結(jié)構(gòu)，其中金屬薄膜41的材料為Al或Ti/Pt/Au，Al薄膜厚度為800 lOOOnm，Ti/Pt/Au薄膜的厚度分別為20nm/50nm/200nm，鍍膜結(jié)束后，將金屬遮擋板50與微機(jī)電陀螺100分離，最后，將引線40與金屬薄膜41進(jìn)行引線鍵合，以實(shí)現(xiàn)信號的輸入和輸出。如上所述的一種四質(zhì)量塊硅微機(jī)電陀螺結(jié)構(gòu)的加工方法，其中，制作過程按照加工下封帽、下封帽與敏 感結(jié)構(gòu)鍵合、加工敏感結(jié)構(gòu)、加工上封帽、敏感結(jié)構(gòu)與上封帽鍵合、金屬化的加工順序進(jìn)行；或按照加工上封帽、敏感結(jié)構(gòu)與上封帽鍵合、加工敏感結(jié)構(gòu)、加工下封帽、下封帽與敏感結(jié)構(gòu)鍵合、金屬化的順序加工。如上所述的一種四質(zhì)量塊硅微機(jī)電陀螺結(jié)構(gòu)的加工方法，其中，按照加工下封帽、下封帽與敏感結(jié)構(gòu)鍵合、加工敏感結(jié)構(gòu)、加工上封帽、敏感結(jié)構(gòu)與上封帽鍵合、金屬化的加工順序進(jìn)行加工時，加工上封帽的步驟設(shè)置在加工下封帽與下封帽與敏感結(jié)構(gòu)鍵合之間，或者設(shè)置在下封帽與敏感結(jié)構(gòu)鍵合與加工敏感結(jié)構(gòu)之間。如上所述的一種四質(zhì)量塊硅微機(jī)電陀螺結(jié)構(gòu)的加工方法，其中，當(dāng)按照加工上封帽、敏感結(jié)構(gòu)與上封帽鍵合、加工敏感結(jié)構(gòu)、加工下封帽、下封帽與敏感結(jié)構(gòu)鍵合、金屬化的順序加工的時候，加工下封帽的步驟設(shè)置在加工上封帽與敏感結(jié)構(gòu)與上封帽鍵合之間，或者設(shè)置在敏感結(jié)構(gòu)與上封帽鍵合與加工敏感結(jié)構(gòu)之間。如上所述的一種四質(zhì)量塊硅微機(jī)電陀螺結(jié)構(gòu)的加工方法，其中，在步驟一中增加下述步驟步驟1.1清洗下封帽基片在加工下封帽之前首先清洗SOI基片，該基片包括下封帽器件層30a、下封帽絕緣層30b和下封帽支撐層30c，其中下封帽器件層30a為Si，P型摻雜，(111)晶向，厚度為60 80μπι，下封帽絕緣層30b為SiO2,厚度為I 2μπι，下封帽支撐層30c，P型摻雜，(111)晶向，厚度為400 500 μ m，清洗工藝如下:第一步在70°C 75 °C的SC-1 (NH4OH: H2O2: H2O = I: I: 5，體積比)中清洗 5 lOmin，第二步在 70°C 75°C的SC-2(HC1: H2O2: H2O = I: I: 6，體積比)中清洗5 lOmin，最后用去離子水沖洗，在步驟二中增加下 述步驟:步驟2.1:敏感結(jié)構(gòu)基片清洗先清洗SOI基片，SOI基片的技術(shù)要求與上封帽、下封帽的SOI基片相同，清洗工藝與步驟1.1中清洗工藝相同，在步驟四中增加下述步驟:步驟4.1:上封帽基片清洗首先清洗SOI基片，清洗方法與步驟1.1清洗工藝相同。。采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明取得以下的效果:1.本發(fā)明通過雙掩膜(SiO2和Si3N4)技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)了不等高梳齒結(jié)構(gòu)的加工，同時采用干法刻蝕進(jìn)行掩膜圖形化，有利于保證線條質(zhì)量，提高梳齒結(jié)構(gòu)的側(cè)壁垂直度；2.本發(fā)明基于三層SOI基片，并利用硅直接鍵合技術(shù)對敏感結(jié)構(gòu)進(jìn)行圓片級封裝，一方面有效解決了不同材料的熱膨脹系數(shù)不同所引起的殘余應(yīng)力等問題，另一方面SOI基片中SiO2絕緣層可起電學(xué)隔離作用和腐蝕停止層作用，提高了工藝兼容性；3.本發(fā)明采用遮擋板定向?yàn)R射方法進(jìn)行深引線孔金屬化，避免了剝離工藝中深引線孔的勻膠、顯影及后續(xù)光刻膠剝離等問題，減少了加工工序，降低了工藝成本。


圖1是四質(zhì)量硅微機(jī)電陀螺結(jié)構(gòu)示意圖；圖2a是不等聞梳齒_二維截面不意圖；圖2a是不等聞梳齒_二維側(cè)面不意圖3a表示敏感結(jié)構(gòu)的示意圖；圖3b表示上封帽的示意圖；圖3c表示下封帽的示意圖；圖4是下封帽加工示意圖；圖5是上封帽引線孔加工示意圖；圖6是上封帽質(zhì)量塊加工示意圖；圖7是敏感結(jié)構(gòu)上表面加工示意圖；圖8是敏感結(jié)構(gòu)與下封帽鍵合示意圖；圖9是敏感結(jié)構(gòu)支撐層與絕緣層去除示意圖；圖10是氮化硅掩膜圖形化示意圖；圖11是生長氧化硅示意圖；圖12是定齒圖形化示意圖；圖13是刻蝕定齒示意圖；圖14是刻蝕動齒示意圖；圖15是敏感結(jié)構(gòu)與上封帽鍵合示意圖；圖16是深引線孔金屬化示意圖。圖中:10.敏感結(jié)構(gòu)、IOa.敏感結(jié)構(gòu)器件層、IOb.敏感結(jié)構(gòu)絕緣層、IOc.敏感結(jié)構(gòu)支撐層、11.11a.lib.lie.1ld.敏感結(jié)構(gòu)質(zhì)量塊、12.支撐梁、13.梳齒結(jié)構(gòu)、13a.定齒、13b.動齒、14.錨點(diǎn)、15.驅(qū)動定輪連接塊、16.16a.16b.16c.16d.敏感結(jié)構(gòu)連接結(jié)構(gòu)、17.中心支撐點(diǎn)、18.重疊區(qū)域、20.上封帽、20a.上封帽器件層、20b.上封帽絕緣層、20c.上封帽支撐層、21.21a.21b.21c.21d.上封帽質(zhì)量塊、22.22a.22b.22c.22d.22e.22f.22g.22h.221.引線孔、26.26a.26b.26c.26d.上封帽連接結(jié)構(gòu)、27.上極板中心支撐點(diǎn)、30.下封帽、30a.下封帽器件層、30b.下封帽絕緣層、30c.下封帽支撐層、31.31a.31b.31c.31d.下極板質(zhì)量塊、36.36a.36b.36c.36d.下極板連接結(jié)構(gòu)、37.下極板中心支撐點(diǎn)、40.引線、41.金屬薄膜、50.金屬遮擋板、51.敏感結(jié)構(gòu)邊框結(jié)構(gòu)、52.上封帽邊框結(jié)構(gòu)、53.下封帽邊框結(jié)構(gòu)、61.淺槽結(jié)構(gòu)、100.微機(jī)電陀螺、101.氮化硅掩膜、102.氧化硅掩膜、103.光刻膠、104.動齒掩膜圖形、105.定齒掩膜圖形。
具體實(shí)施例方式下面根據(jù)附圖來說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。一種四質(zhì)量塊硅微機(jī)電陀螺結(jié)構(gòu)的加工方法，包括下述步驟:步驟一:加工下封帽步驟1.1清洗下封帽基片如附圖4所示，在加工下封帽之前首先清洗SOI基片，該基片包括下封帽器件層30a、下封帽絕緣層30b和下封帽支撐層30c，其中下封帽器件層30a為Si，p型摻雜，(111)晶向，厚度為60 80 μ m,下封帽絕緣層30b為SiO2,厚度為I 2 μ m，下封帽支撐層30c，P型摻雜，(111)晶向，厚度為400 500 μ m。清洗工藝如下:第一步在70°C 75°C的SC-1 (NH4OH: H2O2: H2O = 1: 1: 5，體積比)中清洗 5 l0min，第二步在 70°C 75°C的SC-2(HC1: H2O2: H2O = 1: 1: 6，體積比)中清洗5 l0min，最后用去離子水沖洗。
步驟1.2:下封帽基片加工對清洗完成的基片進(jìn)行光刻工藝，形成掩膜圖形，再進(jìn)行深反應(yīng)離子刻蝕深硅刻蝕，刻蝕深度SOI基片下封帽器件層30a的厚度，形成下封帽的邊框結(jié)構(gòu)53、下極板質(zhì)量塊31、下極板連接結(jié)構(gòu)36和下極板中心支撐點(diǎn)37，最后利用5%的NaOH溶液去除光刻膠。本步驟的光刻、深硅刻蝕、去膠采用現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)。步驟二:下封帽與敏感結(jié)構(gòu)鍵合步驟2.1:敏感結(jié)構(gòu)基片清洗先清洗SOI基片，SOI基片的技術(shù)要求與上封帽、下封帽的SOI基片相同，清洗工藝與步驟1.1中清洗工藝相同。步驟2.2:敏感結(jié)構(gòu)上表面結(jié)構(gòu)加工對清洗好的敏感結(jié)構(gòu)基片進(jìn)行光刻形成掩膜圖形，最后進(jìn)行深反應(yīng)離子刻蝕，對無掩膜覆蓋的硅材料進(jìn)行刻蝕，形成淺槽結(jié)構(gòu)61，刻蝕深度為動齒與定齒的高度差ΛΤ2，一般為2 3μπι，并用5%的NaOH溶液去除光刻膠掩膜。加工好的敏感結(jié)構(gòu)10的上表面結(jié)構(gòu)如圖7所示。本步驟的光刻、深反應(yīng)離子刻蝕、去膠采用現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)。步驟2.3:下封帽與敏感結(jié)構(gòu)鍵合先利用步驟1.1中清洗工藝清洗敏感結(jié)構(gòu)10和下封帽30，并將兩者進(jìn)行對準(zhǔn)，然后在鍵合機(jī)進(jìn)行硅直接鍵合，鍵合完成后在高溫退火爐中進(jìn)行退火，退火溫度為1000°c，退火時間4小時。鍵合區(qū)域?yàn)槊舾薪Y(jié)構(gòu)邊框結(jié)構(gòu)51和下封帽邊框結(jié)構(gòu)53、中心支撐點(diǎn)17和下極板中心支撐點(diǎn)37、敏感結(jié)構(gòu)連接結(jié)構(gòu)16和下極板連接結(jié)構(gòu)36。敏感結(jié)構(gòu)10的上表面與下封帽30鍵合好后的結(jié)構(gòu)如圖8所示。步驟三:加工敏感結(jié)構(gòu)步驟3.1:敏感結(jié)構(gòu)支撐層與絕緣層的去除敏感結(jié)構(gòu)支撐層IOc可通過機(jī)械研磨或濕法腐蝕的方法進(jìn)行去除，濕法腐蝕可采用KOH溶液進(jìn)行腐蝕，KOH濃度為40% (質(zhì)量濃度)，腐蝕溫度為80°C，腐蝕時間約10小時，敏感結(jié)構(gòu)絕緣層IOb可采用緩沖HF (HF: NH4F = I: 5，體積比)進(jìn)行腐蝕去除。去除敏感結(jié)構(gòu)基片的敏感結(jié)構(gòu)支撐層IOc和敏感結(jié)構(gòu)絕緣層IOb的結(jié)構(gòu)如圖9所示。本領(lǐng)域的技術(shù)人員利用本步驟提供的KOH濃度，腐蝕溫度和腐蝕時間可以完成敏感結(jié)構(gòu)支撐層IOc的腐蝕過程，同時利用本步驟提供的緩沖HF可以完成敏感結(jié)構(gòu)絕緣層IOb腐蝕去除。步驟3.2:氮化硅掩膜圖形化首先在上步去除敏感結(jié)構(gòu)支撐層IOc和敏感結(jié)構(gòu)絕緣層IOb后的表面沉積Si3N4掩膜，沉積方式為增強(qiáng)型等離子PECVD，薄膜厚度為400 500nm，然后通過光刻和RIE刻蝕Si3N4掩膜圖形101。Si3N4掩膜圖形化完成后的結(jié)構(gòu)如圖10所示。步驟3.3:生長二氧化硅采用熱氧化方法制備SiO2掩膜，上步去除Si3N4掩膜后的Si片表面生長SiO2，形成掩膜圖形102，SiO2掩膜厚度為400 500nm。生長SiO2完成后的結(jié)構(gòu)如圖11所示。步驟3.4:敏感結(jié)構(gòu)掩膜圖形化光刻敏感結(jié)構(gòu)圖形，再對無光刻膠103覆蓋的氮化硅掩膜101和氧化硅掩膜102進(jìn)行RIE刻蝕，形成動齒掩 膜圖形104和定齒掩膜圖形105。刻蝕敏感結(jié)構(gòu)掩膜圖形化完成后的結(jié)構(gòu)如圖12所示。
步驟3.5:刻蝕定齒結(jié)構(gòu)對無掩膜覆蓋的敏感結(jié)構(gòu)器件層IOa進(jìn)行深反應(yīng)離子刻蝕，形成敏感結(jié)構(gòu)連接結(jié)構(gòu)16、中心支撐點(diǎn)17和敏感結(jié)構(gòu)邊框結(jié)構(gòu)51?？涛g深度為敏感結(jié)構(gòu)器件層IOa的厚度，為60 80 μ m。定齒結(jié)構(gòu)刻蝕完成后的結(jié)構(gòu)如圖13所示。步驟3.6:刻蝕動齒結(jié)構(gòu)首先去除光刻膠，再濕法腐蝕Si3N4掩膜，Si3N4掩膜腐蝕液為80%的磷酸(H3PO4)，腐蝕溫度為160°C 180°C，腐蝕時間為30 40min，最后對沒有Si3N4掩膜覆蓋的敏感結(jié)構(gòu)器件層IOa進(jìn)行深反應(yīng)離子刻蝕,形成質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)11，刻蝕深度為動齒與定齒的高度差ΔΤ2,—般為2 3μηι。動齒結(jié)構(gòu)刻蝕完成后的結(jié)構(gòu)如圖14所示。步驟四:加工上封帽步驟4.1:上封帽基片清洗首先清洗SOI基片，清洗方法與步驟1.1清洗工藝相同。步驟4.2:上封帽引線孔加工將SOI基片上、下表面同時制備掩膜，先制備SiO2掩膜，再在SiO2掩膜上制備Si3N4掩膜。其中SiO2掩膜采用熱氧化方式制備，厚度為IOOnm 150nm，Si3N4掩膜采用低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)方式制備，厚度為400 500nm。然后在上封帽支撐層20c上光刻引線孔22圖形，再利用RIE刻蝕掩膜圖形，下一步濕法腐蝕引線孔22，腐蝕液為40% (質(zhì)量百分比)的KOH溶液，腐蝕溫度為60°C，腐蝕時間為8 10h，腐蝕深度為支撐層20c厚度，最后腐蝕去除掩膜，Si3N4掩膜腐蝕液為80% (質(zhì)量百分比)的磷酸(H3PO4),腐蝕溫度為160°C 180°C，腐蝕時間為30 40min，Si02掩膜腐蝕液為緩沖HF(HF: NH4F = I: 5，體積比)，腐蝕溫度為50 60°C。步驟4.3:上封帽質(zhì)量塊加工加工方法與步驟1.2中的下封帽器件層30a的加工方法相同，通過光刻形成掩膜圖形，最后利用深反應(yīng)離子刻蝕進(jìn)行深硅刻蝕形成上封帽器件層20a結(jié)構(gòu)，并去除剩余光刻膠掩膜。上封帽器件層20a加工完成后的結(jié)構(gòu)如圖6所示。步驟五:敏感結(jié)構(gòu)與上封帽鍵合鍵合工藝過程與步驟2.3鍵合工藝相同。鍵合區(qū)域?yàn)槊舾薪Y(jié)構(gòu)邊框結(jié)構(gòu)51和上封帽邊框結(jié)構(gòu)52、中心支撐點(diǎn)17和上極板中心支撐點(diǎn)27、敏感結(jié)構(gòu)連接結(jié)構(gòu)16和上封帽連接結(jié)構(gòu)26。敏感結(jié)構(gòu)10與上封帽20進(jìn)行硅直接鍵合形成圓片級封裝后的結(jié)構(gòu)如圖15所示。至此加工好的產(chǎn)品可以稱為微機(jī)電陀螺100。步驟六:金屬化鍵合完成后，將微機(jī)電陀螺100與金屬遮擋板50對準(zhǔn)并進(jìn)行有效固定，再采用熱蒸發(fā)方式向引線孔22內(nèi)鍍制金屬薄膜41，使金屬薄膜41與上封帽器件層20a形成良好歐姆結(jié)構(gòu)。其中金屬薄膜41的材料為Al或Ti/Pt/Au，Al薄膜厚度為800 lOOOnm，Ti/Pt/Au薄膜的厚度分別為20nm/50nm/200nm。鍍膜結(jié)束后，將金屬遮擋板50與微機(jī)電陀螺100分離。最后，將引線40與金屬薄膜41進(jìn)行引線鍵合，以實(shí)現(xiàn)信號的輸入和輸出。金屬化完成后的結(jié)構(gòu)如附圖16所示。上述制作過程可 以如本申請實(shí)施例所述的按照加工下封帽、下封帽與敏感結(jié)構(gòu)鍵合、加工敏感結(jié)構(gòu)、加工上封帽、敏感結(jié)構(gòu)與上封帽鍵合、金屬化的加工順序進(jìn)行；也可以按照加工上封帽、敏感結(jié)構(gòu)與上封帽鍵合、加工敏感結(jié)構(gòu)、加工下封帽、下封帽與敏感結(jié)構(gòu)鍵合、金屬化的順序加工。另外按照加工下封帽、下封帽與敏感結(jié)構(gòu)鍵合、加工敏感結(jié)構(gòu)、加工上封帽、敏感結(jié)構(gòu)與上封帽鍵合、金屬化的加工順序進(jìn)行加工時，加工上封帽的步驟可以設(shè)置在加工下封帽與下封帽與敏感結(jié)構(gòu)鍵合之間，也可以設(shè)置在下封帽與敏感結(jié)構(gòu)鍵合與加工敏感結(jié)構(gòu)之間；類似的當(dāng)按照加工上封帽、敏感結(jié)構(gòu)與上封帽鍵合、加工敏感結(jié)構(gòu)、加工下封帽、下封帽與敏感結(jié)構(gòu)鍵合、金屬化的順序加工的時候，加工下封帽的步驟可以設(shè)置在加工上封帽與敏感結(jié)構(gòu)與上封帽鍵合之間也可以設(shè)置在敏感結(jié)構(gòu)與上封帽鍵合與加工敏感結(jié)構(gòu)之間。
權(quán)利要求
1.一種四質(zhì)量塊硅微機(jī)電陀螺結(jié)構(gòu)的加工方法，其特征在于，包括下述步驟: 步驟一:加工下封帽 步驟1.2:下封帽基片加工 對清洗完成的基片進(jìn)行光刻工藝，形成掩膜圖形，再進(jìn)行深反應(yīng)離子刻蝕深硅刻蝕，刻蝕深度SOI基片下封帽器件層30a的厚度，形成下封帽的邊框結(jié)構(gòu)53、下極板質(zhì)量塊31、下極板連接結(jié)構(gòu)36和下極板中心支撐點(diǎn)37，最后利用5%的NaOH溶液去除光刻膠， 步驟二:下封帽與敏感結(jié)構(gòu)鍵合 步驟2.2:敏感結(jié)構(gòu)上表面結(jié)構(gòu)加工 對清洗好的敏感結(jié)構(gòu)基片進(jìn)行光刻形成掩膜圖形，最后進(jìn)行深反應(yīng)離子刻蝕，對無掩膜覆蓋的硅材料進(jìn)行刻蝕，形成淺槽結(jié)構(gòu)61，刻蝕深度為動齒與定齒的高度差△ T2，一般為2 3 μ m，并用5%的NaOH溶液去除光刻膠掩膜， 步驟2.3:下封帽與敏感結(jié)構(gòu)鍵合 將敏感結(jié)構(gòu)10和下封帽30進(jìn)行對準(zhǔn)，然后在鍵合機(jī)進(jìn)行硅直接鍵合，鍵合完成后在高溫退火爐中進(jìn)行退火，退火溫度為1000°C，退火時間4小時，鍵合區(qū)域?yàn)槊舾薪Y(jié)構(gòu)邊框結(jié)構(gòu)51和下封帽邊框結(jié)構(gòu)53、中心支撐點(diǎn)17和下極板中心支撐點(diǎn)37、敏感結(jié)構(gòu)連接結(jié)構(gòu)16和下極板連接結(jié)構(gòu)36， 步驟三:加工敏感結(jié)構(gòu) 步驟3.1:敏感結(jié)構(gòu)支撐層與絕緣層的去除 敏感結(jié)構(gòu)支撐層IOc通過機(jī)械研磨或濕法腐蝕的方法進(jìn)行去除，濕法腐蝕可采用KOH溶液進(jìn)行腐蝕， KOH濃度為40% (質(zhì)量濃度)，腐蝕溫度為80°C，腐蝕時間約10小時，敏感結(jié)構(gòu)絕緣層IOb可采用緩沖HF (HF: NH4F = I: 5，體積比)進(jìn)行腐蝕去除，去除敏感結(jié)構(gòu)基片的敏感結(jié)構(gòu)支撐層IOc和敏感結(jié)構(gòu)絕緣層IOb的結(jié)構(gòu)如圖9所示，本領(lǐng)域的技術(shù)人員利用本步驟提供的KOH濃度，腐蝕溫度和腐蝕時間可以完成敏感結(jié)構(gòu)支撐層IOc的腐蝕過程，同時利用本步驟提供的緩沖HF可以完成敏感結(jié)構(gòu)絕緣層IOb腐蝕去除， 步驟3.2:氮化硅掩膜圖形化 首先在上步去除敏感結(jié)構(gòu)支撐層IOc和敏感結(jié)構(gòu)絕緣層IOb后的表面沉積Si3N4掩膜，沉積方式為增強(qiáng)型等離子PECVD，薄膜厚度為400 500nm，然后通過光刻和RIE刻蝕Si3N4掩膜圖形101， 步驟3.3:生長二氧化硅 采用熱氧化方法制備SiO2掩膜，上步去除Si3N4掩膜后的Si片表面生長SiO2,形成掩膜圖形102，SiO2掩膜厚度為400 500nm， 步驟3.4:敏感結(jié)構(gòu)掩膜圖形化 光刻敏感結(jié)構(gòu)圖形，再對無光刻膠103覆蓋的氮化硅掩膜101和氧化硅掩膜102進(jìn)行RIE刻蝕，形成動齒掩膜圖形104和定齒掩膜圖形105， 步驟3.5:刻蝕定齒結(jié)構(gòu) 對無掩膜覆蓋的敏感結(jié)構(gòu)器件層IOa進(jìn)行深反應(yīng)離子刻蝕，形成敏感結(jié)構(gòu)連接結(jié)構(gòu).16、中心支撐點(diǎn)17和敏感結(jié)構(gòu)邊框結(jié)構(gòu)51，刻蝕深度為敏感結(jié)構(gòu)器件層IOa的厚度，為60 80 μ m， 步驟3.6:刻蝕動齒結(jié)構(gòu)首先去除光刻膠，再濕法腐蝕Si3N4掩膜，Si3N4掩膜腐蝕液為80%的磷酸(H3PO4)，腐蝕溫度為160°C 180°C，腐蝕時間為30 40min，最后對沒有Si3N4掩膜覆蓋的敏感結(jié)構(gòu)器件層IOa進(jìn)行深反應(yīng)離子刻蝕,形成質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)11,刻蝕深度為動齒與定齒的高度差ΔΤ2,一般為2 3 μ m, 步驟四:加工上封帽 步驟4.2:上封帽引線孔加工 將SOI基片上、下表面同時制備掩膜，先制備SiO2掩膜，再在SiO2掩膜上制備Si3N4掩膜，其中SiO2掩膜采用熱氧化方式制備，厚度為IOOnm 150nm，Si3N4掩膜采用低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)方式制備，厚度為400 500nm，然后在上封帽支撐層20c上光刻引線孔22圖形，再利用RIE刻蝕掩膜圖形，下一步濕法腐蝕引線孔22，腐蝕液為40% (質(zhì)量百分比)的KOH溶液，腐蝕溫度為60°C，腐蝕時間為8 10h，腐蝕深度為支撐層20c厚度，最后腐蝕去除掩膜，Si3N4掩膜腐蝕液為80% (質(zhì)量百分比)的磷酸(H3PO4)，腐蝕溫度為160°C 180°C，腐蝕時間為30 40min，SiO2掩膜腐蝕液為緩沖HF (HF: NH4F = I: 5，體積比)，腐蝕溫度為50 60°C， 步驟4.3:上封帽質(zhì)量塊加工 加工方法與步驟1.2中的下封帽器件層30a的加工方法相同，通過光刻形成掩膜圖形，最后利用深反應(yīng)離子刻蝕進(jìn)行深硅刻蝕形成上封帽器件層20a結(jié)構(gòu)，并去除剩余光刻膠掩膜， 步驟五:敏感結(jié)構(gòu)與上封帽鍵合 鍵合工藝過程與步驟2.3鍵合 工藝相同，鍵合區(qū)域?yàn)槊舾薪Y(jié)構(gòu)邊框結(jié)構(gòu)51和上封帽邊框結(jié)構(gòu)52、中心支撐點(diǎn)17和上極板中心支撐點(diǎn)27、敏感結(jié)構(gòu)連接結(jié)構(gòu)16和上封帽連接結(jié)構(gòu)26， 至此加工好的產(chǎn)品可以稱為微機(jī)電陀螺100， 步驟六:金屬化 鍵合完成后，將微機(jī)電陀螺100與金屬遮擋板50對準(zhǔn)并進(jìn)行有效固定，再采用熱蒸發(fā)方式向引線孔22內(nèi)鍍制金屬薄膜41，使金屬薄膜41與上封帽器件層20a形成良好歐姆結(jié)構(gòu)，其中金屬薄膜41的材料為Al或Ti/Pt/Au，Al薄膜厚度為800 lOOOnm，Ti/Pt/Au薄膜的厚度分別為20nm/50nm/200nm，鍍膜結(jié)束后，將金屬遮擋板50與微機(jī)電陀螺100分離，最后，將引線40與金屬薄膜41進(jìn)行引線鍵合，以實(shí)現(xiàn)信號的輸入和輸出。
2.如權(quán)利要求1所述的一種四質(zhì)量塊硅微機(jī)電陀螺結(jié)構(gòu)的加工方法，其特征在于:制作過程按照加工下封帽、下封帽與敏感結(jié)構(gòu)鍵合、加工敏感結(jié)構(gòu)、加工上封帽、敏感結(jié)構(gòu)與上封帽鍵合、金屬化的加工順序進(jìn)行；或按照加工上封帽、敏感結(jié)構(gòu)與上封帽鍵合、加工敏感結(jié)構(gòu)、加工下封帽、下封帽與敏感結(jié)構(gòu)鍵合、金屬化的順序加工。
3.如權(quán)利要求2所述的一種四質(zhì)量塊硅微機(jī)電陀螺結(jié)構(gòu)的加工方法，其特征在于:按照加工下封帽、下封帽與敏感結(jié)構(gòu)鍵合、加工敏感結(jié)構(gòu)、加工上封帽、敏感結(jié)構(gòu)與上封帽鍵合、金屬化的加工順序進(jìn)行加工時，加工上封帽的步驟設(shè)置在加工下封帽與下封帽與敏感結(jié)構(gòu)鍵合之間，或者設(shè)置在下封帽與敏感結(jié)構(gòu)鍵合與加工敏感結(jié)構(gòu)之間。
4.如權(quán)利要求2所述的一種四質(zhì)量塊硅微機(jī)電陀螺結(jié)構(gòu)的加工方法，其特征在于:當(dāng)按照加工上封帽、敏感結(jié)構(gòu)與上封帽鍵合、加工敏感結(jié)構(gòu)、加工下封帽、下封帽與敏感結(jié)構(gòu)鍵合、金屬化的順序加工的時候，加工下封帽的步驟設(shè)置在加工上封帽與敏感結(jié)構(gòu)與上封帽鍵合之間，或者設(shè)置在敏感結(jié)構(gòu)與上封帽鍵合與加工敏感結(jié)構(gòu)之間。
5.如權(quán)利要求1所述的一種四質(zhì)量塊娃微機(jī)電陀螺結(jié)構(gòu)的加工方法，其特征在于:在步驟一中增加下述步驟 步驟1.1清洗下封帽基片 在加工下封帽之前首先清洗SOI基片，該基片包括下封帽器件層.30a、下封帽絕緣層.30b和下封帽支撐層30c，其中下封帽器件層30a為Si，p型摻雜，(111)晶向，厚度為60 .80 μ m，下封帽絕緣層30b為SiO2，厚度為I 2μπι，下封帽支撐層30c，P型摻雜，(111)晶向，厚度為400 500 μ m，清洗工藝如下:第一步在70°C 75°C的SC-1 (NH4OH: H2O2: H2O= 1:1: 5，體積比)中清洗 5 lOmin，第二步在 70°C 75°C的 SC-2(HC1: H2O2: H2O= 1:1: 6,體積比)中清洗5 IOmin,最后用去離子水沖洗， 在步驟二中增加下述步驟: 步驟2.1:敏感結(jié)構(gòu)基片清洗 先清洗SOI基片，SOI基片的技術(shù)要求與上封帽、下封帽的SOI基片相同，清洗工藝與步驟1.1中清洗工藝相同， 在步驟四中增加下述步驟: 步驟4.1:上封帽基片清洗 首先清洗SOI基片，清洗方法與步驟1.1清洗工藝相同。
全文摘要
本發(fā)明涉及加工方法，特別是具有不等高梳齒結(jié)構(gòu)和需圓片級封裝的硅微機(jī)電陀螺結(jié)構(gòu)的加工方法。它包括步驟一加工下封帽；步驟二下封帽與敏感結(jié)構(gòu)鍵合，敏感結(jié)構(gòu)上表面結(jié)構(gòu)加工；下封帽與敏感結(jié)構(gòu)鍵合；步驟三加工敏感結(jié)構(gòu)，敏感結(jié)構(gòu)支撐層與絕緣層的去除；氮化硅掩膜圖形化；生長二氧化硅；敏感結(jié)構(gòu)掩膜圖形化；刻蝕定齒結(jié)構(gòu)；刻蝕動齒結(jié)構(gòu)；步驟四加工上封帽，上封帽引線孔加工；上封帽質(zhì)量塊加工；步驟五敏感結(jié)構(gòu)與上封帽鍵合；步驟六金屬化。本發(fā)明的效果是有利于保證線條質(zhì)量，提高梳齒結(jié)構(gòu)的側(cè)壁垂直度；解決了不同材料的熱膨脹系數(shù)不同所引起的殘余應(yīng)力等問題，提高了工藝兼容性；減少了加工工序，降低了工藝成本。
文檔編號B81C1/00GK103213939SQ201210017609
公開日2013年7月24日 申請日期2012年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月19日
發(fā)明者鄭辛, 劉大俊, 楊軍, 盛潔, 唐瓊, 李佳, 劉迎春, 劉曉智, 楊軼博 申請人:北京自動化控制設(shè)備研究所