[发明专利]硅片减薄方法及薄硅片

说明书

本发明涉及一种硅片减薄方法及薄硅片，该减薄方法包括以下步骤：S1、提供两个未加工硅片，定义为第一硅片和第二硅片；S2、先将第一硅片的上表面进行深硅刻蚀，再将第一硅片和第二硅片进行热氧处理；S3、将热氧处理后的第一硅片与第二硅片键合，得到键合硅片；S4、将键合硅片中的第二硅片进行减薄处理，再在其上表面进行顶硅刻蚀；S5、将刻蚀后的键合硅片中的第一硅片的下表面进行减薄去硅处理，最后除去氧化层，得到薄硅片。本发明的硅片减薄方法将深硅刻蚀放到第一步，并采用多次深硅刻蚀和键合工艺，最后制备得到翘曲度小的薄硅片，该减薄方法实现自动化操作，工艺稳定，适合大规模量产，且制备得到的薄硅片导热性较好，硅片翘曲能很好的控制。

技术领域

本发明涉及一种硅片减薄方法及薄硅片，属于MEMS器件领域。

背景技术

微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System，MEMS)是指尺寸在几毫米乃至更小的高科技装置，其内部结构一般在微米甚至纳米量级，是一个独立的智能系统。主要由传感器、动作器和微能源三大部分组成。微机电系统涉及物理学、半导体、光学、电子工程、化学、材料工程、机械工程、医学、信息工程及生物工程等多种学科和工程技术，为智能系统、消费电子、可穿戴设备、智能家居、系统生物技术的合成生物学与微流控技术等领域开拓了广阔的用途。常见的产品包括MEMS加速度计、MEMS麦克风、微马达、微泵、微振子、MEMS压力传感器、MEMS陀螺仪、MEMS湿度传感器等以及它们的集成产品。

MEMS产品经常涉及到薄片工艺，有时可能需要厚度小于200μm的硅片。但硅片太薄会产生较大的翘曲，无法进行后续工艺和流通。而针对薄片工艺，目前现有的解决方案是：将一片干净的载片放在热板上加热，然后手动将蜡均匀的涂覆在载片表面，再将待工艺硅片贴到载片上，然后自然冷却。冷却后就可以做后续工艺，比如减薄至小于200μm所需工艺厚度，再进行后面的深硅刻蚀以及牺牲层释放等工艺，待所有工艺完成后用丙酮等湿法药液将载片分开。

然而该薄片工艺大部分需要手动操作，操作繁琐且工艺重复性较差，消耗时间和人力，不适合大规模量产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种硅片减薄方法及薄硅片，该减薄方法采用多次深硅刻蚀以及键合工艺，实现自动化操作，工艺稳定，适合大规模量产，且制备得到的薄硅片导热性较好，硅片翘曲能很好的控制，有利于实现后续的深硅刻蚀以及释放等工艺。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种硅片减薄方法，包括以下步骤：

S1、提供两个未加工硅片，所述未加工硅片具有相对的上表面和下表面，分别定义为第一硅片和第二硅片；

S2、先将所述第一硅片的上表面进行深硅刻蚀，再将所述第一硅片和第二硅片进行热氧处理；

S3、将步骤S2中热氧处理后的第一硅片的上表面与所述第二硅片的下表面键合，得到键合硅片；

S4、将所述键合硅片中的第二硅片进行减薄处理，再在其上表面进行顶硅刻蚀；

S5、将步骤S4中刻蚀后的键合硅片中的第一硅片的下表面进行减薄去硅处理，最后除去热氧层，得到薄硅片。

进一步地，所述薄硅片的厚度为180至200μm。

进一步地，在所述薄硅片的结构中，所述第一硅片的厚度小于第二硅片。因为考虑到MEMS器件的性能和应用，其第一硅片部分通常用作质量块，其厚度越小越好。

进一步地，在所述薄硅片的结构中，所述第一硅片的厚度为50至90μm，所述第二硅片的厚度为90至130μm。

进一步地，进一步地，步骤S2中，在所述深硅刻蚀过程中，所述第一硅片的上表面的刻蚀深度为50至90μm。

进一步地，步骤S4中，在所述减薄处理过程中，通过砂轮将所述第二硅片减薄至90至130μm。