[发明专利]一种微系统模组的深硅空腔刻蚀方法

说明书

本发明公开了一种微系统模组的深硅空腔刻蚀方法，具体包括如下步骤：101)初步刻蚀步骤、102)初步定形步骤、103)刻蚀终止层步骤；本发明提供了一种可以解决结构精度问题与结构缺陷问题的高效制作微系统模组的深硅空腔刻蚀方法。

技术领域

本发明涉及半导体封装领域，特别是一种通过硅转接板内埋芯片的射频微系统模组中的深硅空腔的刻蚀方法。

背景技术

随着硅基微机电(MEMS)和射频硅通孔(RF TSV)工艺技术的发展，三维异构集成微系统技术成为下一代军用高集成电子系统技术发展重要方向。三维异构集成是将不同尺寸质地的芯片埋入硅基衬底上的硅空腔通过后布线技术扇出，再通过硅通孔来实现高密度集成的集成方法。

但在硅转接板上埋入宽度较大、深度较大的芯片时，刻蚀出来的空腔通常会出现大量的硅针硅草而难以保证其底部平坦。这是由于在刻蚀的时候，空腔宽度太大底部刻蚀气氛会出现左右不均匀的现象。现在通用的解决硅针硅草与空腔底部不平坦的方法有两种，分别为晶圆级键合的方法与调整刻蚀过程中的刻蚀与钝化比例的方法。第一种晶圆级键合的方法可以较好的解决硅针硅草的问题，但由于多加入了晶圆级键合步骤导致了制作成本大大增加，而且采用晶圆级键合的方式难以实现在同一转接板上制作深度不同的空腔。第二种调整刻蚀与钝化比例的方法对刻蚀设备要求较高、最佳刻蚀钝化比例难以调整、并且改善效果不明显。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供了可以高效制作的一种微系统模组的深硅空腔刻蚀方法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种微系统模组的深硅空腔刻蚀方法，具体包括如下步骤：

101)初步刻蚀步骤：在晶圆上表面涂光刻胶，通过曝光显影技术在光刻胶上分布形成至少两个以上的初步腔体，并加深刻蚀深度，刻蚀完成之后去除光刻胶形成相应的小空腔；

102)初步定形步骤：在步骤101)处理后的晶圆上表面放置干膜胶，通过曝光显影将所有小空腔及其侧壁全部暴露出来形成初步大腔体，并加深刻蚀深度，刻蚀完成之后去除干膜胶，形成大空腔；

103)刻蚀终止层步骤：对步骤103)处理后的晶圆进行氧化，氧化生成厚度范围为2微米到10微米的氧化层，并以氧化硅作为后续刻蚀的被刻蚀部分，晶圆的基体硅作为后续刻蚀的刻蚀终止层；将晶圆的氧化层刻蚀掉，形成最终的大空腔；其中，氧化层的生长厚度至少要将大空腔内的小空腔侧壁全部氧化。

进一步的，步骤101)中的光刻胶的厚度范围为8微米到15微米，腔体的开口大小为20微米到50微米之间，刻蚀深度到20微米到80微米；光刻胶采用正胶、负胶、干膜贴或液态光刻胶；刻蚀采用湿法刻蚀或干法刻蚀。

进一步的，步骤102)中的干膜胶厚度范围为8微米到15微米，初步大腔体的刻蚀深度达到100微米到200微米；刻蚀采用湿法刻蚀或干法刻蚀。

一种微系统模组的深硅空腔刻蚀方法，具体包括如下步骤：

101)初步刻蚀步骤：在晶圆上表面沉积一层厚度范围为2到10微米的硬质掩模层，通过曝光显影技术在硬质掩模层上形成初步大腔体，并加深刻蚀深度，形成相应的大空腔；

102)初步定形步骤：在步骤101)处理后的晶圆上表面涂上光刻胶，通过曝光显影技术在光刻胶对应的大空腔区域内分布形成至少两个以上的初步腔体，并加深刻蚀深度，刻蚀完成之后去除光刻胶形成相应的大空腔内分布小空腔；在硬质掩模层的保护下，加深大空腔的整体刻蚀深度；

103)刻蚀终止层步骤：对步骤103)处理后的晶圆进行氧化，氧化生成厚度范围为2微米到10微米的氧化层，并以氧化硅作为后续刻蚀的被刻蚀部分，晶圆的基体硅作为后续刻蚀的刻蚀终止层；将晶圆的氧化层刻蚀掉，形成最终的大空腔；其中，氧化层的生长厚度至少要将大空腔内的小空腔侧壁全部氧化。