本實(shí)用新型涉及一種用于微機(jī)電系統(tǒng)芯片的基片及微機(jī)電系統(tǒng)芯片，屬于微機(jī)械領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS,Micro-Electro-Mechanical System)，也叫做微電子機(jī)械系統(tǒng)、微系統(tǒng)、微機(jī)械等，是在微電子技術(shù)(半導(dǎo)體制造技術(shù))基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，融合了光刻、腐蝕、薄膜、LIGA、硅微加工、非硅微加工和精密機(jī)械加工等技術(shù)制作的高科技電子機(jī)械器件。

隨著半導(dǎo)體行業(yè)的快速發(fā)展，硅通孔刻蝕技術(shù)越來(lái)越重要，尤其在3D封裝和MEMS領(lǐng)域，體硅刻蝕是必不可少的關(guān)鍵步驟。目前在硅通孔刻蝕技術(shù)領(lǐng)域，通用的是博世工藝和非博世工藝，在MEMS領(lǐng)域中，隨著刻蝕角度的精確要求，博世工藝普遍采用。但這種工藝也有一定的局限性，一般刻蝕角度較為垂直(通過(guò)該種刻蝕方式，一次形成腔體1，該腔體1的腔壁為豎直面11，如圖1a)，或者形成底部略大于頂部的倒梯形形貌(通過(guò)該種刻蝕方式，一次形成倒梯形腔體2，該腔體2的腔壁21為斜面，如1b)，或者形成頂部略大于底部的梯形形貌(通過(guò)該種刻蝕方式，一次形成正梯形腔體3，該腔體3的腔壁31為斜面，如1c)。另外，此種結(jié)構(gòu)使用效率低，所制作形成的芯片體積較大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種用于微機(jī)電系統(tǒng)芯片的基片，通過(guò)使用該用于微機(jī)電系統(tǒng)芯片的基片所制作形成的芯片可增加芯片在三維方向堆疊的密度，減短芯片之間的互連線，有助于減小芯片的尺寸等。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案：一種用于微機(jī)電系統(tǒng)芯片的基片，包括具有上表面和下表面的基片本體及形成在所述基片本體內(nèi)的至少一個(gè)腔體，每個(gè)所述腔體包括呈上下設(shè)置的上子腔部和下子腔部，所述上子腔部和下子腔部連通，所述上子腔體自所述基片本體的上表面向下延伸形成；所述上子腔部所圍設(shè)形成的形狀和/或尺寸與所述下子腔部所圍設(shè)形成的形狀和/或尺寸不同；于所述基片本體的下表面上，所述上子腔部的正投影面積大于所述下子腔部的正投影面積。

進(jìn)一步地，于所述基片本體的下表面上，該上子腔部的正投影覆蓋下子腔部的正投影。

進(jìn)一步地，所述上子腔部的中軸線與下子腔部的中軸線重疊。

進(jìn)一步地，所述上子腔部為圓柱型、多邊型、倒圓臺(tái)型結(jié)構(gòu)中的一種；所述下腔體為圓柱型、多邊型、倒圓臺(tái)型結(jié)構(gòu)中的一種。

進(jìn)一步地，所述上子腔部為倒圓臺(tái)型結(jié)構(gòu)，所述下子腔部為圓柱型。

進(jìn)一步地，所述下子腔部的側(cè)面坡度范圍為65-85度。

進(jìn)一步地，所述腔體為硅通孔、深硅孔、深溝槽梳齒結(jié)構(gòu)中的任意一種。

進(jìn)一步地，所述基片本體可以采用硅基片。

進(jìn)一步地，所述基片本體的下表面上設(shè)置有一層刻蝕停止層。

本實(shí)用新型還提供了一種微機(jī)電系統(tǒng)芯片，包括上述用于微機(jī)電系統(tǒng)芯片的基片。

本實(shí)用新型的有益效果在于：由于本實(shí)用新型的用于微機(jī)電系統(tǒng)芯片的基片的腔體由呈上下設(shè)置并連通的上子腔部和下子腔部組成，該上子腔部所圍設(shè)形成的形狀和/或尺寸與下子腔部所圍設(shè)形成的形狀和/或尺寸不同，且該上子腔部的正投影面積大于下子腔部的正投影面積，從而使應(yīng)用該用于微機(jī)電系統(tǒng)芯片的基片所制作的芯片增加了芯片在三維方向堆疊的密度，減短了芯片之間的互連線，有助于減小芯片的尺寸；相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)，可更有效地實(shí)現(xiàn)3D芯片層疊，可制造出結(jié)構(gòu)更復(fù)雜、性能更強(qiáng)大、更具成本效率的微機(jī)電系統(tǒng)芯片。

上述說(shuō)明僅是本實(shí)用新型技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本實(shí)用新型的技術(shù)手段，并可依照說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例并配合附圖詳細(xì)說(shuō)明如后。

附圖說(shuō)明

圖1a至圖1c為三種現(xiàn)有技術(shù)的用于微機(jī)電系統(tǒng)芯片的基片的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型一實(shí)施例所示的用于微機(jī)電系統(tǒng)芯片的基片的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為深溝槽梳齒的用于微機(jī)電系統(tǒng)芯片的基片；

圖4為本實(shí)用新型另一實(shí)施例所示的用于微機(jī)電系統(tǒng)芯片的基片的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本實(shí)用新型一實(shí)施例所示的用于微機(jī)電系統(tǒng)芯片的基片的制備方法的工藝流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本實(shí)用新型，但不用來(lái)限制本實(shí)用新型的范圍。

本實(shí)用新型的微機(jī)電系統(tǒng)芯片包括用于微機(jī)電系統(tǒng)芯片的基片，請(qǐng)參見(jiàn)圖2，本實(shí)用新型一較佳實(shí)施例所示的一種用于微機(jī)電系統(tǒng)芯片的基片40包括具有上表面41a和下表面41b的基片本體41及形成在所述基片本體41內(nèi)的至少一個(gè)腔體42。每個(gè)所述腔體42包括呈上下設(shè)置的上子腔部421和下子腔部422，所述上子腔部421和下子腔部422連通，所述上子腔體42自所述基片本體41的上表面41a向下延伸形成，所述上子腔部421所圍設(shè)形成的形狀與所述下子腔部422所圍設(shè)形成的形狀不同。于所述基片本體41的下表面41b上，所述上子腔部421的正投影面積大于所述下子腔部422的正投影面積。在本實(shí)施例中，所述基片本體41可以采用硅基片(Si)。所述基片本體42的下表面41b上設(shè)置有一層刻蝕停止層，該刻蝕停止層為二氧化硅(SiO₂)。本實(shí)施例的腔體42為硅通孔結(jié)構(gòu)。由于該用于微機(jī)電系統(tǒng)芯片的基片40的腔體42包括呈上下設(shè)置并連通的上子腔部421和下子腔部422，該上子腔部421所圍設(shè)形成的形狀與下子腔部422所圍設(shè)形成的形狀不同，且該上子腔部421的正投影面積大于下子腔部422的正投影面積，從而使應(yīng)用該用于微機(jī)電系統(tǒng)芯片的基片40所制作的芯片增加了芯片在三維方向堆疊的密度，減短了芯片之間的互連線，有助于減小芯片的尺寸；相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)，可更有效地實(shí)現(xiàn)3D芯片層疊，可制造出結(jié)構(gòu)更復(fù)雜、性能更強(qiáng)大、更具成本效率的微機(jī)電系統(tǒng)芯片。誠(chéng)然，在擴(kuò)展應(yīng)用時(shí)，該腔體42的結(jié)構(gòu)還可以深硅孔、深溝槽梳齒(如圖3)等其他結(jié)構(gòu)。

所述上子腔部421、下腔體42可以是圓柱型、多邊型、倒圓臺(tái)型結(jié)構(gòu)中的任意一種，其中，為了便于制造，該多邊型設(shè)置為正棱柱型。于所述基片本體41的下表面41b上，該上子腔部421的正投影覆蓋下子腔部422的正投影。在本實(shí)施例中，所述上子腔部421的中軸線與下子腔部422的中軸線重疊。本實(shí)施例中，該腔體42的具體結(jié)構(gòu)為：該腔體42的垂直截面形成呈螺栓結(jié)構(gòu)，其上子腔部421為倒圓臺(tái)型結(jié)構(gòu)，下子腔部422為圓柱型。所述下子腔部422的側(cè)面423坡度范圍為65-85度。

在其他實(shí)施方式中，可以根據(jù)具體情況，使上子腔部所圍設(shè)形成的形狀和/或尺寸大小與下子腔部所圍設(shè)形成的形狀和/或尺寸大小不同。例如：請(qǐng)參見(jiàn)圖4，所述上子腔部421’所圍設(shè)形成的形狀與下子腔部422’所圍設(shè)形成的形狀相同，上子腔部421’所圍設(shè)形成的尺寸與下子腔部422’所圍設(shè)形成的尺寸不同；于所述基片本體的下表面(未標(biāo)號(hào))上，其上子腔部421’的正投影面積大于所述下子腔部422’的正投影面積。該上子腔部421’和下子腔部422’均為六棱柱。

請(qǐng)參見(jiàn)圖5并結(jié)合圖2，本實(shí)用新型一種用于微機(jī)電系統(tǒng)芯片的基片40的制備方法包括如下步驟：

S1：提供基片本體41，該基片本體41具有相對(duì)設(shè)置的上表面41a和下表面41b；本實(shí)施例中，該基片為硅基片(Si)。

S2：在所述基片本體41的上表面41a上形成上子腔部421；

S3：于所述子腔部的下方形成下子腔部422；于所述基片本體41的下表面41b上，所述上子腔部421的正投影和下子腔部422的正投影至少部分重疊，且所述上子腔部421的正投影面積大于所述下子腔部422的正投影面積；所述形成的下子腔體42和上子腔體42連通。所述上子腔部421所圍設(shè)形成的形狀與所述下子腔部422所圍設(shè)形成的形狀不同。所述步驟S2所形成的上子腔部421的中軸線與所述步驟S3所形成的下子腔部422的中軸線重疊。另外，上腔部和下子腔部422組合形成腔體42，所述上子腔部421為倒圓臺(tái)型結(jié)構(gòu)，所述下子腔部422為圓柱型。該下子腔部422的側(cè)面423坡度范圍為65-85度。

誠(chéng)然，在所述步驟S3中，可以根據(jù)實(shí)際需求，將上子腔部421所圍設(shè)形成的形狀和/或尺寸大小與下子腔部422所圍設(shè)形成的形狀和/或尺寸大小設(shè)置成不同。該上子腔部421、下腔體42可以是圓柱型、多邊型、倒圓臺(tái)型結(jié)構(gòu)中的任意一種。另外，在擴(kuò)展應(yīng)用時(shí)，該腔體42的結(jié)構(gòu)還可以深硅孔、深溝槽梳齒(如圖3)等其他結(jié)構(gòu)。

在具體操作時(shí)，上述步驟S2、S3所形成的上子腔部421、下子腔部422可以通過(guò)任何工藝實(shí)現(xiàn)，在本實(shí)施例中，該上子腔部421和下子腔部422具體實(shí)現(xiàn)方法如下：

所述步驟S2具體包括：

S21：在所述基片本體41的上表面41a涂覆光刻膠；

S22：對(duì)涂覆的光刻膠進(jìn)行曝光、顯影，以形成第一光刻膠掩膜圖形；

S23：根據(jù)第一光刻膠掩膜圖形刻蝕基片本體41以形成上子腔部421；本實(shí)施例中，該刻蝕方式采用RIE(Reactive Ion Etching，反應(yīng)離子刻蝕)干法刻蝕。

S24：去除光刻膠；

所述步驟S3具體包括：

S31：在步驟S2所形成的上子腔部421內(nèi)涂覆底部抗反射涂層(BARC)；

S32：在形成的底部抗反射涂層的表面涂覆光刻膠；

S33：對(duì)涂覆的光刻膠進(jìn)行曝光、顯影，以形成第二光刻膠掩膜圖形；

S34：根據(jù)第一光刻膠掩膜圖形采用PR反刻蝕技術(shù)(BARC ETCH)反刻蝕抗反射涂層和采用感應(yīng)耦合等離子體(ICP)深硅刻蝕工藝刻蝕上子腔部421下方的部分基片本體41以形成下子腔部422；

S35：去除光刻膠、底部抗反射涂層。

在上述步驟中，通過(guò)在步驟S23中采用RIE干法刻蝕可調(diào)整Si對(duì)PR的刻蝕選擇比，達(dá)到所需要的刻蝕角度，從而實(shí)現(xiàn)一定的可控性。

在本實(shí)施例中，所述步驟S21還包括：在所述基片本體41的下表面41b形成刻蝕停止層。該刻蝕停止層為二氧化硅(SiO₂)。誠(chéng)然，在其他實(shí)施方式中，可以不形成刻蝕停止層。

上述工藝可滿足設(shè)計(jì)多樣性的需要，延伸性強(qiáng)，可應(yīng)用到硅通孔刻蝕、深硅孔刻蝕、深溝槽梳齒刻蝕等結(jié)構(gòu)上。通過(guò)將此種方法所制得的用于微機(jī)電系統(tǒng)芯片的基片40應(yīng)用到微機(jī)電系統(tǒng)芯片上后，可增加微機(jī)電系統(tǒng)芯片在三維方向堆疊的密度，減短芯片之間的互連線，減小芯片的尺寸；相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)，可更有效地實(shí)現(xiàn)3D芯片層疊，制造出結(jié)構(gòu)更復(fù)雜、性能更強(qiáng)大、更具成本效率的芯片和微機(jī)電系統(tǒng)芯片。

以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡(jiǎn)潔，未對(duì)上述實(shí)施例中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說(shuō)明書(shū)記載的范圍。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本實(shí)用新型的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)實(shí)用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。因此，本實(shí)用新型專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。