專利名稱：帶有空腔的襯底的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導體襯底制造領(lǐng)域，尤其涉及一種帶有空腔的襯底的制備方法。
背景技術(shù)：
鍵合及背面減薄(BESOI)技術(shù)是目前最成熟并商業(yè)化的SOI技術(shù)。該技術(shù)是將兩片氧化后的硅片分別作為支撐襯底和器件襯底鍵合在一起，隨后在高于1000°c的溫度下加固2小時以上，然后采用研磨、拋光等方式將器件襯底減薄到SOI器件所需要的厚度，即得到最終的鍵合SOI晶片。BESOI技術(shù)具有工藝簡單、成本低等優(yōu)點，因此受到業(yè)界的重視。帶有空腔的SOI材料(Cavity-SOI)作為一種新型的SOI材料，與普通的SOI材料相比，其支撐體在鍵合前通過光刻及刻蝕工藝開出了特定的孔洞，且這些孔洞在表面形成特定的圖形分布。MEMS技術(shù)的發(fā)展，在壓力傳感器，陀螺儀等MEMS應(yīng)用上越來越多的應(yīng)用Cavtiy SOI材料。在制備Cavity-SOI材料的過程中，由于這些孔洞的存在，使得支撐體上鍵合部分的接觸面積大為減小，且特有的空腔結(jié)構(gòu)，將直接影響后續(xù)的加工過程，孔洞上方的器件層由于沒有支撐，頂層硅厚度越薄，在機械研磨過程中越容易被機械應(yīng)力損傷而產(chǎn)生破損的情況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種帶有空腔的襯底的制備方法，能夠降低襯底在制備過程中的碎片率。為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種帶有空腔的襯底的制備方法，包括如下步驟:提供支撐襯底和器件襯底，所述支撐襯底用于鍵合的表面內(nèi)具有凹槽；在真空環(huán)境下將支撐襯底和器件襯底鍵合在一起；減薄器件襯底至預(yù)定厚度。可選的，所述真空環(huán)境的壓力范圍是10Pa 0.3Pa?？蛇x的，所述支撐襯底的表面覆蓋氧化層。可選的，所述氧化層亦覆蓋所述凹槽的內(nèi)壁?？蛇x的，所述支撐襯底和器件襯底的材料為單晶硅?？蛇x的，所述器件襯底內(nèi)進一步包含腐蝕停止層?？蛇x的，所述器件襯底和支撐襯底具有不同的電阻率。本發(fā)明的優(yōu)點在于，鍵合是在真空中進行的，即使器件襯底變薄，外界對空腔的壓力也是由外向內(nèi)的，這個壓力只會對支撐襯底和器件襯底之間的鍵合結(jié)合面起到加固的作用，而不會導致碎片。


附圖1所示是本發(fā)明的具體實施方式
所述方法的實施步驟示意圖。附圖2A至附圖2F所示是上述方法的工藝流程圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明提供的一種帶有空腔的襯底的制備方法的具體實施方式
做詳細說明。附圖1所示是本具體實施方式
所述方法的實施步驟示意圖，包括:步驟S101，提供支撐襯底和器件襯底，所述器件襯底內(nèi)包含腐蝕停止層:步驟S102，在所述支撐襯底用于鍵合的表面內(nèi)形成凹槽；步驟S103，在所述支撐襯底的表面形成氧化層，所述氧化層進一步覆蓋所述凹槽的內(nèi)壁；步驟S110，在真空環(huán)境下將支撐襯底和器件襯底鍵合在一起；步驟S121，腐蝕器件襯底至腐蝕停止層；步驟S122，繼續(xù)拋光器件襯底被腐蝕的表面，至預(yù)定厚度。附圖2A至附圖2F所示是上述方法的工藝流程圖。附圖2A所示，參考步驟SlOl，提供支撐襯底200和器件襯底210，所述器件襯底內(nèi)包含腐蝕停止層211。所述腐蝕停止層211用于在后續(xù)減薄工藝中更精確地控制腐蝕去除量，準確獲得預(yù)定厚度。本具體實施方式
中，支撐襯底200和器件襯底210的材料為單晶硅，在其他的具體實施方式
中，上述兩個襯底的材料可以選自于任何一種常見的半導體襯底材料。支撐襯底200和器件襯底210可以具有不同的電阻率。附圖2B所示，參考步驟S102，在所述支撐襯底200用于鍵合的表面內(nèi)形成凹槽201。本具體實施方式
以 4個凹槽201舉例，在其他的具體實施方式
中，可以進一步包含更多或者更少的凹槽201。形成凹槽可以采用光刻和腐蝕的方法，所述腐蝕可以是干法腐蝕或者濕法腐蝕。附圖2C所示，參考步驟S103，在所述支撐襯底200的表面形成氧化層220，所述氧化層220進一步覆蓋所述凹槽201的內(nèi)壁。形成氧化層220的方法可以是化學氣相沉積工藝等，對于支撐襯底200材料為單晶硅的情況下，氧化層220也可以是采用熱氧化工藝形成的氧化硅。上述兩種工藝都可以同時在支撐襯底200的表面以及凹槽201的內(nèi)壁處形成氧化層220。若不希望在凹槽中形成氧化層220，也可以再通過選擇性腐蝕的方法除去凹槽201內(nèi)壁的氧化層220 (此工藝步驟未圖示)。上述步驟實施完畢后，形成鍵合的表面內(nèi)具有由凹槽201形成空腔的支撐襯底200。氧化層220是可選層，可以根據(jù)后續(xù)器件工藝對襯底結(jié)構(gòu)的需要決定添加或者省略。附圖2D所示，參考步驟S110，在真空環(huán)境下將支撐襯底200和器件襯底210鍵合在一起。鍵合在真空環(huán)境下進行，鍵合完成后可以進一步選擇退火加固。鍵合完成后凹槽201轉(zhuǎn)變?yōu)槊荛]空間的空腔，由于鍵合是在真空環(huán)境下進行的，故鍵合后的凹槽201內(nèi)部也應(yīng)當是真空的。所述真空環(huán)境的壓力范圍是10Pa 0.3Pa。附圖2E所示，參考步驟S121，腐蝕器件襯底210至腐蝕停止層211。腐蝕停止層211例如可以是氧化層或者重摻雜層等，本步驟進一步根據(jù)腐蝕停止層211的性質(zhì)選擇適當?shù)倪x擇性腐蝕工藝。在器件襯底210中設(shè)置腐蝕停止層211是一可選技術(shù)方案，目的在于更好的控制減薄工藝。若未設(shè)置腐蝕停止層211，則需要精確計算腐蝕工藝的腐蝕速度，控制腐蝕停止在需要的位置。附圖2F所示，參考步驟S122，繼續(xù)拋光器件襯底210被腐蝕的表面，至預(yù)定厚度。被腐蝕的表面是粗糙的，故需要進一步采用拋光工藝對其進行表面加工處理。上述腐蝕和拋光工藝都是在常壓下進行的。如果步驟SllO的鍵合也在常壓下進行，由于鍵合的過程中凹槽201的四周會首先形成氣密，再略壓縮形成穩(wěn)定的鍵合表面，故空腔中的氣壓會略大于常壓。這樣在減薄和拋光工藝實施過程中，空腔對應(yīng)位置的器件襯底210會受到由內(nèi)向外的壓力，隨著器件襯底210的不斷變薄，這個壓力會導致支撐襯底200和器件襯底210之間的鍵合結(jié)合面發(fā)生脫離，使器件襯底210失去支撐，導致碎片的發(fā)生。而本具體實施方式
所述工藝中，由于鍵合是在真空中進行的，即使器件襯底210變薄，外界對空腔的壓力也是由外向內(nèi)的，這個壓力只會對支撐襯底200和器件襯底210之間的鍵合結(jié)合面起到加固的作用，而不會導致碎片。實驗表明，采用上述真空鍵合工藝，減薄后的最小厚度可以在0.2微米 10微米的范圍內(nèi)。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還 可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種帶有空腔的襯底的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: 提供支撐襯底和器件襯底，所述支撐襯底用于鍵合的表面內(nèi)具有凹槽； 在真空環(huán)境下將支撐襯底和器件襯底鍵合在一起； 減薄器件襯底至預(yù)定厚度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有空腔的襯底的制備方法，其特征在于，所述真空環(huán)境的壓力范圍是IOPa 0.3Pa。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有空腔的襯底的制備方法，其特征在于，所述支撐襯底的表面覆蓋氧化層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的帶有空腔的襯底的制備方法，其特征在于，所述氧化層亦覆蓋所述凹槽的內(nèi)壁。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有空腔的襯底的制備方法，其特征在于，所述支撐襯底和器件襯底的材料為單晶硅。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有空腔的襯底的制備方法，其特征在于，所述器件襯底內(nèi)進一步包含腐蝕停止層。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有空腔的襯底的制備方法，其特征在于，所述器件襯底和支撐襯底具有不同的電阻率。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種帶有空腔的襯底的制備方法，包括如下步驟提供支撐襯底和器件襯底，所述支撐襯底用于鍵合的表面內(nèi)具有凹槽；在真空環(huán)境下將支撐襯底和器件襯底鍵合在一起；減薄器件襯底至預(yù)定厚度。本發(fā)明的優(yōu)點在于，鍵合是在真空中進行的，即使器件襯底變薄，外界對空腔的壓力也是由外向內(nèi)的，這個壓力只會對支撐襯底和器件襯底之間的鍵合結(jié)合面起到加固的作用，而不會導致碎片。
文檔編號B81C3/00GK103241708SQ20131017532
公開日2013年8月14日 申請日期2013年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月14日
發(fā)明者葉斐, 馬乾志, 王中黨, 陳國興, 陳猛 申請人:上海新傲科技股份有限公司